ID: 00008682
В отсутствие теплопередачи газ, находящийся в сосуде с подвижным поршнем, расширился. Как изменились в процессе расширения газа его плотность и внутренняя энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2)уменьшилась
3)не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Плотность газа:
Плотность определяется как:
$$\rho = \frac{m}{V}$$
где $m$ — масса газа, $V$ — объём. При расширении газа масса газа не изменяется, а объём $V$ увеличивается, поэтому:
$$\rho' = \frac{m}{V'} \lt \frac{m}{V} = \rho$$
Плотность уменьшается.
Внутренняя энергия газа:
Применяем первое начало термодинамики:
$$Q = \Delta U + A_{\text{газа}}$$
Теплопередача отсутствует: $Q = 0$.
При расширении газ совершает положительную работу ($A_{\text{газа}} \gt 0$), так как объём возрастает ($V$ увеличивается, $\Delta V \gt 0$).
Из первого начала термодинамики:
$$0 = \Delta U + A_{\text{газа}} \implies \Delta U = -A_{\text{газа}} \lt 0$$
Внутренняя энергия газа уменьшается. Это означает, что температура газа падает.