1. Что такое внутренняя энергия? Какие вы знаете способы изменения внутренней энергии?
2. Что такое количество теплоты? Какова единица количества теплоты?
3. Сформулируйте первый закон термодинамики.
4. При каких из указанных ниже процессов газ не совершает работы:
а) изохорное нагревание; в) изохорное охлаждение
б) изобарное нагревание; г) изобарное охлаждение

1. Что такое внутренняя энергия? Какие вы знаете способы изменения внутренней энергии?

Внутренняя энергия — это энергия, которой обладает тело благодаря движению и взаимодействию его частиц (атомов, молекул, ионов). Она включает в себя:

• кинетическую энергию хаотического движения частиц;

• потенциальную энергию взаимодействия частиц между собой.

Внутренняя энергия тела зависит от температуры, массы и состояния вещества.

Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами:

1. Совершением работы — например, если сжать газ, то над ним совершается работа, и его внутренняя энергия увеличивается. При расширении газа внутренняя энергия может уменьшаться.

2. Теплопередачей — передачей энергии от одного тела к другому без совершения работы. Теплопередача бывает:

• теплопроводностью;

• конвекцией;

• излучением.

2. Что такое количество теплоты? Какова единица количества теплоты?

Количество теплоты — это энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче.

Если тело получает теплоту, его внутренняя энергия увеличивается, а если отдаёт — уменьшается.

Единицей количества теплоты в Международной системе единиц (СИ) является джоуль (Дж).

Также часто используется единица килоджоуль (кДж):

1 кДж = 1000 Дж.

3. Сформулируйте первый закон термодинамики.

Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии для тепловых процессов.

Он формулируется так:

Количество теплоты, переданное газу, расходуется на изменение его внутренней энергии и на совершение газом работы.

Математически это записывается так:

Q = ΔU + A

где:

• Q — количество теплоты, полученное газом;

• ΔU — изменение внутренней энергии газа;

• A — работа, совершённая газом.

Из этой формулы следует, что если газ получает теплоту, то часть энергии идёт на нагревание (изменение внутренней энергии), а часть — на выполнение работы.

4. При каких из указанных процессов газ не совершает работы?

Даны процессы:

а) изохорное нагревание;
б) изобарное нагревание;
в) изохорное охлаждение;
г) изобарное охлаждение.

Работа газа определяется изменением его объёма:

A = pΔV

где:

• p — давление газа;

• ΔV — изменение объёма.

Если объём газа не изменяется (ΔV = 0), то работа равна нулю.

Изохорный процесс — это процесс, при котором объём остаётся постоянным. Поэтому газ не совершает работу.

Следовательно, газ не совершает работу при процессах:

а) изохорное нагревание;
в) изохорное охлаждение.

При изобарных процессах давление постоянно, но объём изменяется, поэтому газ совершает работу.