Если резко вдвинуть поршень в цилиндр, и объем воздуха внутри уменьшится, то какое из следующих утверждений будет верным?

1. Температура воздуха в цилиндре уменьшилась.
2. Внутренняя энергия воздуха в цилиндре увеличилась.
3. Внутренняя энергия воздуха в цилиндре уменьшилась.
4. Внутренняя энергия воздуха в цилиндре изменилась вследствие теплопередачи.

Физика 11 класс Термодинамика поршень цилиндр объём воздуха температура внутренняя энергия теплопередача физика 11 класс изменение энергии Новый

Когда мы резко вдвигаем поршень в цилиндр, объем воздуха внутри действительно уменьшается. Рассмотрим, что происходит с температурой и внутренней энергией воздуха в этом процессе.

1. Изменение объема и работа.

• При уменьшении объема воздуха происходит сжатие газа.
• Сжатие газа требует работы, которая выполняется над газом, и эта работа преобразуется в внутреннюю энергию газа.

2. Изменение температуры.

• Согласно закону Бойля-Мариотта, при сжатии газа его температура может увеличиваться, если процесс происходит быстро и не успевает произойти теплообмен с окружающей средой.
• Таким образом, при быстром сжатии температура воздуха в цилиндре, скорее всего, увеличится.

3. Внутренняя энергия.

• Внутренняя энергия газа зависит от его температуры и количества вещества.
• Так как температура воздуха в цилиндре увеличивается, то и внутренняя энергия воздуха также увеличивается.

4. Теплопередача.

• В данном случае, поскольку процесс происходит быстро, можно считать, что теплопередача с окружающей средой не успевает произойти.
• Поэтому изменение внутренней энергии не происходит вследствие теплопередачи, а в результате работы, совершенной над газом.

Таким образом, из предложенных утверждений верным будет:

Внутренняя энергия воздуха в цилиндре увеличилась.