17. Для каждого процесса укажи, как меняются давление, объём и температура, что происходит с ΔU, A и Q: нагревание газа в закрытом сосуде; расширение газа под поршнем при постоянном давлении; быстрое сжатие газа в цилиндре; кипение воды в открытой кастрюле.

Question

Вопрос:

Фото задания: 17. Для каждого процесса укажи, как меняются давление, объём и температура, что происходит с ΔU, A и Q: нагревание газа в…

17. Для каждого процесса укажи, как меняются давление, объём и температура, что происходит с ΔU, A и Q: нагревание газа в закрытом сосуде; расширение газа под поршнем при постоянном давлении; быстрое сжатие газа в цилиндре; кипение воды в открытой кастрюле.

Accepted Answer

Считаем газ идеальным, сосуд жёстким, а в примере быстрого сжатия теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Обозначения: \(A\) — работа, совершённая газом; \(Q>0\) — теплота, полученная системой. Используем первый закон термодинамики \(\Delta U=Q-A\).

Процесс	Давление и объём	Температура и внутренняя энергия	Работа газа A	Теплота Q
Нагревание газа в закрытом жёстком сосуде	V постоянно; p растёт	T растёт; ΔU > 0	A = 0	Q > 0; Q = ΔU
Расширение под поршнем при постоянном давлении	p постоянно; V растёт	T растёт; ΔU > 0	A > 0	Q = ΔU + A > 0
Быстрое сжатие газа в цилиндре	V уменьшается; p растёт	T растёт; ΔU > 0	A < 0 (работа совершается над газом)	Приближённо Q ≈ 0
Кипение воды в открытой кастрюле	p примерно постоянно, атмосферное; объём жидкой воды уменьшается при испарении	Во время кипения T и удельная внутренняя энергия жидкости примерно постоянны; часть вещества переходит в пар	Жидкость и пар расширяются против атмосферы; работа положительна, но обычно мала	Q > 0, идёт на парообразование и работу расширения

В первых трёх случаях выводы о температуре и внутренней энергии относятся к газу. При кипении температура воды остаётся постоянной, пока жидкость кипит при неизменном давлении.

Ответ: