Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в идеальном газе

Выясним, какой вид принимает формула Q=∆U+A для различных изопроцессов в идеальном газе. Мы уже знаем, что при изохорическом процессе работа газа А равна нулю. Следовательно, формула Q=∆U +A для этого процесса принимает вид:

Q=∆U

Это означает, что при изохорическом процессе все подведенное к газу количество теплоты идет на увеличение его внутренней энергии. Для изобарического процесса формула первого начала термодинамики имеет вид:

Q=∆U +A

 Действительно, в этом случае А=pV отлично от нуля, так как объем газа непостоянен. Изменение внутренней энергии ∆U, которое пропорционально приросту температуры, тоже отлично от нуля, поскольку температура газа в этом процессе изменяется. Таким образом, при изобарическом процессе подведенное к газу количество теплоты частично идет на увеличение его внутренней энергии, а частично тратится на выполнение работы газом в процессе его расширения.

При изотермическом процессе температура газа не изменяется. Поэтому на основании формул:

U=3/2*m/u*RT

U=5/2*m/u*RT

U=3*m/u*RT

можно утверждать, что в этом случае внутренняя энергия газа остается постоянной, ∆U=0. Следовательно формула Q=∆U +A для этого процесса имеет вид Q=A. 

Это означает, что при изотермическом процессе все подведенное к газу количество теплоты идет на выполнение газом работы. Анализ формулы Q=∆U +A показывает, что с газом может происходить еще один важный процесс, при котором Q=0. Это процесс имеет большое практическое значение.