Первое Начало… — Задание 8 ЕГЭ по физике №00051229

Что тут происходит. Газ в цилиндре сначала получил тепло — его внутренняя энергия выросла. Потом газ расширился и сам совершил работу, толкая поршень, — на это он потратил часть своей энергии. Нужно найти, насколько в итоге изменилась внутренняя энергия газа.

Первый закон термодинамики — это баланс энергии: теплота, полученная газом, идёт на изменение его внутренней энергии и на работу, которую газ совершает:

$$Q=\Delta U+A$$

Здесь $Q=300$ Дж (газ получил), $A=450$ Дж (работа самого газа при расширении, положительная). Выражаем изменение внутренней энергии:

$$\Delta U=Q-A=300-450=-150\ \text{Дж}$$

Знак минус означает, что внутренняя энергия уменьшилась. Газ отдал на работу больше, чем получил теплом, и недостающие 150 Дж взял из своего запаса. Уменьшилась она на 150 Дж.

Проверим себя: было $U$, газ получил $+300$ Дж и отдал $450$ Дж: $U+300-450=U-150$ — внутренняя энергия стала на 150 Дж меньше.