Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4001
2017-08-04 
Всегда ли температура газа повышается при получении некоторого количества теплоты?
Решение:
На этот вопрос часто дают утвердительный ответ, ссылаясь на известную формулу $Q = cm \Delta T$, где $c$ — удельная теплоемкость вещества. Разумеется, эта формула применима и к газам, но для газов величина $c$ может быть совершенно различной при разных процессах. Может быть, существует процесс, для которого $c < О$? Запишем первый закон термодинамики в виде $\Delta U = Q - A^{ \prime}$ и учтем, что для любого идеального газа внутренняя энергия $U$ прямо пропорциональна абсолютной температуре $T$. Следовательно, вопрос можно поставить так: обязательно ли $\Delta U > О$, если $Q > О$? Теперь ясно, что все зависит от величины $A^{ \prime}$ — работы, совершенной газом. Из первого закона термодинамики следует, что если $A^{ \prime}$ достаточно велика (газ быстро расширяется), ответ па поставленный вопрос может быть и отрицательным. Подтвердим сказанное примерами:
1. При изотермическом расширении $Q > Q, A^{ \prime} > О, \Delta T = О$ (т. к. $T = const$). Следовательно, в этом процессе $c \rightarrow 0$.
2. При адиабатном расширении или сжатии $Q = О, \Delta T \neq 0$, т. е. $c = О$.
3. Если открыть вентиль баллона, содержащего газ при очень высоком давлении, газ начнет быстро расширяться. Температура его при этом может настолько понизиться, что на баллоне появится иней (даже летом). Значит, в ходе такого процесса газ получает тепло от окружающей среды, но охлаждается (т. е. $Q > О, \Delta T < О$). Следовательно, в этом случае $c < О$.
Всегда ли температура газа повышается при получении некоторого количества теплоты?
Решение:
На этот вопрос часто дают утвердительный ответ, ссылаясь на известную формулу $Q = cm \Delta T$, где $c$ — удельная теплоемкость вещества. Разумеется, эта формула применима и к газам, но для газов величина $c$ может быть совершенно различной при разных процессах. Может быть, существует процесс, для которого $c < О$? Запишем первый закон термодинамики в виде $\Delta U = Q - A^{ \prime}$ и учтем, что для любого идеального газа внутренняя энергия $U$ прямо пропорциональна абсолютной температуре $T$. Следовательно, вопрос можно поставить так: обязательно ли $\Delta U > О$, если $Q > О$? Теперь ясно, что все зависит от величины $A^{ \prime}$ — работы, совершенной газом. Из первого закона термодинамики следует, что если $A^{ \prime}$ достаточно велика (газ быстро расширяется), ответ па поставленный вопрос может быть и отрицательным. Подтвердим сказанное примерами:
1. При изотермическом расширении $Q > Q, A^{ \prime} > О, \Delta T = О$ (т. к. $T = const$). Следовательно, в этом процессе $c \rightarrow 0$.
2. При адиабатном расширении или сжатии $Q = О, \Delta T \neq 0$, т. е. $c = О$.
3. Если открыть вентиль баллона, содержащего газ при очень высоком давлении, газ начнет быстро расширяться. Температура его при этом может настолько понизиться, что на баллоне появится иней (даже летом). Значит, в ходе такого процесса газ получает тепло от окружающей среды, но охлаждается (т. е. $Q > О, \Delta T < О$). Следовательно, в этом случае $c < О$.
