У якого тіла внутрішня енергія змінюється внаслідок виконання роботи?
А) воду нагрівають у закритій посудині;
Б) газ піднімає поршень під час ізотермічного розширення;
В) у міцному закритому балоні газ охолоджується;
Г) гумовий м'яч падає з певної висоти.
Ответы
Відповідь: варіант Б)
Пояснення:
Внутрішня енергія системи може змінюватися з різних причин, наприклад, внаслідок нагрівання чи охолодження, або виконання роботи системою або на систему. У цьому випадку ми повинні визначити тіло, в якому внутрішня енергія змінюється внаслідок виконання роботи.
Відповідь - варіант Б). Коли газ піднімає поршень під час ізотермічного розширення, він виконує роботу над зовнішніми об'єктами. Ця робота, виконана газом, призводить до зменшення внутрішньої енергії газу. Це можна побачити з першого закону термодинаміки, який стверджує, що зміна внутрішньої енергії системи дорівнює теплу, що додається до системи, мінус робота, виконана системою:
ΔU = Q - W
У цьому випадку, оскільки процес є ізотермічним, не відбувається зміни температури і, отже, немає зміни внутрішньої енергії внаслідок передачі тепла. Тому зміна внутрішньої енергії дорівнює протилежному знаку роботи, яку виконує газ у підніманні поршня. Отже, внутрішня енергія змінюється внаслідок виконання роботи у варіанті Б).