Глава 3. Тепловые явления, газов и твёрдых тел

Способы изменения внутренней энергии

3*. Вычислим работу, которая совершается газом при расширении. Пусть сжатый газ находится под поршнем в горизонтально расположенном цилиндре (рис. 61). Если предоставить поршню свободу, то газ начнёт расширяться. При малом перемещении поршня можно считать, что давление газа при этом не изменяется.

Рис. 61

При расширении газа поршень перемещается на расстояние Δl = l - l₀ под действием силы давления F. Работа, которую совершает газ, равна: А = FΔl. При этом считаем, что сила F постоянна.

Сила давления F газа на поршень равна произведению давления газа р и площади поршня S, т. е. F = pS. Тогда А = pSΔl. Произведение SΔl — изменение объёма газа: ΔV = SΔl

Отсюда работа расширения газа при постоянном давлении равна произведению его давления и изменения объёма: А = pΔV.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите способы изменения внутренней энергии тела.

2. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела при совершении работы.

3. Как изменяется внутренняя энергия тела, когда оно совершает работу и когда над ним совершают работу? Теплообмен с окружающими телами при этом отсутствует.

4. Что происходит со спичкой при трении её о коробок? Меняется ли при этом её внутренняя энергия?

5. Что называют теплопередачей?

6. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела путём теплопередачи.

7*. Чему равна работа газа при постоянном давлении?

Задание 119

1. Объясните процесс теплопередачи на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества.

2_Э. Придумайте и проведите эксперимент, в котором внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы.

3. Может ли внутренняя энергия газа остаться неизменной, если имеют место оба способа её изменения — теплопередача и совершение работы?

4*. Какую работу совершит газ при расширении, если давление газа 2 • 10⁵ Па, а его объём изменился на 3 дм³?

5*. Газ, расширяясь, передвинул поршень площадью 0,4 см² на 20 см. Какую работу совершил газ, если его давление равно 3 • 10⁵ Па?

Ответы к заданиям

4*. 600 Дж.

5*. 2,4 Дж.

<<< К началу