В каком процессе может происходить передача определенного количества теплоты идеальному газу, при этом в любой момент времени это количество теплоты совпадает с изменением внутренней энергии?

Физика 11 класс Первый закон термодинамики Идеальный газ передача теплоты изменение внутренней энергии термодинамика процессы идеального газа Новый

Вопрос касается передачи теплоты идеальному газу и связи этого процесса с изменением внутренней энергии. Давайте разберемся, в каком процессе это может происходить.

Для идеального газа внутреннюю энергию можно выразить через температуру. Изменение внутренней энергии (ΔU) газа связано с изменением температуры (ΔT) по следующей формуле:

• ΔU = n * c_v * ΔT

где:

• n - количество молей газа,
• c_v - удельная теплоемкость при постоянном объеме.

Теперь, чтобы количество переданной теплоты (Q) совпадало с изменением внутренней энергии (ΔU), необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

• Q = ΔU

Это условие выполняется в процессе, называемом изотермическим процессом. В изотермическом процессе температура газа остается постоянной, и, следовательно, изменение внутренней энергии равно нулю, что не подходит под наше условие.

Однако, если рассмотреть изобарный процесс (при постоянном давлении), то в этом случае переданная теплота также может совпадать с изменением внутренней энергии, когда работа, совершенная газом, равна нулю. Это возможно, если объем газа остается постоянным (то есть процесс происходит при постоянном объеме).

Таким образом, ответ на ваш вопрос:

• Процесс, в котором передача определенного количества теплоты идеальному газу совпадает с изменением внутренней энергии, - это изохорный процесс (при постоянном объеме).

В этом процессе вся переданная теплота идет на изменение внутренней энергии газа, так как работа не совершается.