Молекулярная физика > Первое начало термодинамики. Теплоемкость > Задача 5.6.9

Условие

$5.6.9.$ Объясните, почему расширение газа при постоянной температуре (изотермическое расширение) возможно только при подведении к газу тепла.

Решение

Согласно первому закону термодинамики:

$$ Q = A' + \Delta U $$

$ A' $ $-$ работа, совершаемая газом. Газ совершает работу при расширении, в таком случае $ A’ > 0 $.

$ \Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T $ $-$ изменение внутренней энергии. Отсюда видно, что если температура постоянна, то это изменение равно нулю.

Выходит, что количество теплоты, подведенное к газу должно быть положительным, чтобы равенство сохранялось.

Иными словами, если газ расширяется при постоянной температуре, то он совершает положительную работу, а его внутренняя энергия не изменяется. Это возможно только при подведении к газу энергии в виду теплоты.

Ответ

При расширении без подведения тепла газ совершает работу и охлаждается.