2014-06-15
Идеальный одноатомный газ расширяется сначала адиабатически (без подвода тепла), а затем изобарически, причем так, что его конечная температура равна начальной. Известно, что в адиабатическом процессе совершил работу $A$. Какое количество теплоты получил газ в изобарическом процессе?
Решение:
Работа газа в изобарическом процессе равна $A = p \Delta V = \nu R \Delta T$, изменение внутренней энергии - $\Delta U = \frac{3}{2} \nu R \Delta T$, где $\nu$ - количество вещества газа; $R$ - универсальная газовая постоянная; $\Delta T$ - приращение температуры. Поэтому из первого закона термодинамики
$Q = \Delta U + A$
для изобарического процесса следует, что на изменение внутренней энергии газа тратится в этом процессе три пятых сообщенного газу количества теплоты $Q$:
$\Delta = \frac{3}{5}Q$. (1)
В адиабатическом процессе $Q = 0$, поэтому
$A = - \Delta U$. (2)
Поскольку по условию изменения внутренней энергии в рассматриваемых адиабатическом и изобарическом процессах отличаются только знаком, из (1). (2) находим
$Q = \frac{5}{3}A$.