Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049187

Сразу договоримся: газ один и тот же, массы равные, начальная температура одна. Иначе сравнивать нечего. Греем в обоих случаях до одной и той же конечной температуры.

Конечная температура одна, значит, внутренняя энергия газа должна вырасти в обоих случаях на одну и ту же величину. Обозначим эту прибавку $\Delta U$.

Поршень закреплён. Газ расширяться не может и работу не совершает. Вся полученная энергия идёт только на прибавку:

$$Q_1=\Delta U$$

Поршень подвижный. Газ нагревается, давит сильнее и двигает поршень. Значит, газ совершает работу $A$. На прибавку внутренней энергии нужно столько же, а ещё надо покрыть эту работу:

$$Q_2=\Delta U+A$$

Сравниваем: работа $A$ больше нуля, поэтому $Q_2$ больше $Q_1$. Под подвижным поршнем энергии нужно больше.

Проверим себя другим путём. Нагрей газ при закреплённом поршне, а потом отпусти поршень. Газ расширится, совершит работу и за счёт этого остынет. Чтобы вернуть прежнюю температуру, придётся добавить ещё энергии. Этот лишний кусок и есть разница между двумя случаями.