Одинаковое ли количество теплоты необходимо для нагревания газа до одной и той же температуры, если он находится в цилиндре под подвижным поршнем или если поршень может свободно перемещаться?

Физика 8 класс Теплота и температура Количество теплоты нагревание газа цилиндр подвижный поршень свободное перемещение термодинамика физика 8 класс Новый

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала разберемся с тем, что происходит с газом в обоих случаях.

Когда газ нагревается до одной и той же температуры, количество теплоты, необходимое для этого, зависит от его состояния и процесса, который происходит. В нашем случае есть два сценария:

• Цилиндр с подвижным поршнем: В этом случае, когда мы нагреваем газ, поршень может двигаться, и газ будет расширяться. Это значит, что часть энергии, которую мы передаем газу в виде теплоты, будет использована на совершение работы против внешнего давления. Таким образом, часть теплоты идет на работу, а не только на изменение внутренней энергии газа.
• Цилиндр с свободно перемещающимся поршнем: В этом случае, когда мы нагреваем газ, поршень может свободно двигаться, и газ также будет расширяться. Однако в этом сценарии работа, совершаемая газом, будет равна нулю, так как поршень не испытывает сопротивления. Таким образом, вся теплота, которую мы передаем газу, идет на увеличение его внутренней энергии.

Теперь давайте подытожим:

1. При нагревании газа в цилиндре с подвижным поршнем часть теплоты уходит на работу по перемещению поршня.
2. При нагревании газа в цилиндре с свободно перемещающимся поршнем вся теплота идет на изменение внутренней энергии газа.

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания газа до одной и той же температуры, не одинаково в этих двух случаях. В первом случае потребуется больше теплоты, так как часть энергии будет расходоваться на работу, а во втором случае — меньше, так как вся теплота идет на изменение внутренней энергии газа.