ID: 00007759
Тонкая, упругая и мягкая оболочка герметичного воздушного шара наполнена воздухом. Как изменяются с высотой при быстром подъёме внутренняя энергия воздуха в шаре и его объём? Теплопроводностью оболочки шара пренебречь.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Поскольку атмосферное давление с высотой уменьшается, давление воздуха внутри шара начинает превышать внешнее — оболочка растягивается, объём шара увеличивается.
Так как теплопроводность оболочки равна нулю, процесс адиабатный: $Q = 0$. По первому началу термодинамики:
$$Q = \Delta U + A$$
$$0 = \Delta U + A \quad \Rightarrow \quad \Delta U = -A$$
При расширении газ совершает положительную работу ($A \gt 0$), следовательно:
$$\Delta U = -A \lt 0$$
Внутренняя энергия уменьшается. Поскольку $U = \frac{3}{2} \nu RT$, уменьшение $U$ означает уменьшение температуры воздуха в шаре.