Как изменяется внутренняя энергия газа, если он совершает работу над внешними телами?

Физика 11 класс Термодинамика внутренняя энергия газа работа газа физика 11 класс термодинамика изменение энергии газовые законы работа над внешними телами Новый

Внутренняя энергия газа – это энергия, связанная с движением и взаимодействием молекул внутри газа. Она зависит от температуры, объема и количества вещества. Когда газ совершает работу над внешними телами, его внутренняя энергия изменяется в соответствии с первым законом термодинамики.

Первый закон термодинамики можно записать в следующем виде:

ΔU = Q - A

где:

• ΔU – изменение внутренней энергии газа;
• Q – количество теплоты, переданное газу;
• A – работа, совершенная газом над внешними телами.

Теперь разберем, как именно изменяется внутренняя энергия газа, когда он совершает работу:

1. Когда газ расширяется и совершает работу над внешними телами (например, поднимает поршень), он использует свою внутреннюю энергию для выполнения этой работы.
2. В результате, если газ не получает теплоту из внешней среды (Q = 0), то изменение внутренней энергии будет равно отрицательной работе: ΔU = 0 - A. Это значит, что внутренняя энергия газа уменьшается на величину, равную работе, которую он совершил.
3. Если же газ получает тепло (Q > 0), то изменение внутренней энергии будет зависеть от соотношения между полученной теплотой и выполненной работой: ΔU = Q - A. В этом случае, если количество полученной теплоты больше, чем работа, совершенная газом, внутренняя энергия может увеличиться.

Таким образом, можно сделать вывод:

• Если газ совершает работу и не получает теплоту, его внутренняя энергия уменьшается.
• Если газ получает теплоту и совершает работу, изменение внутренней энергии будет зависеть от соотношения между полученной теплотой и выполненной работой.

Эти принципы помогают понять, как происходит обмен энергией в термодинамических системах и как различные факторы влияют на внутреннюю энергию газа.