Question

Работа газа при изотермическом процессе совершает работу. за счет чего это происходит?

Answer 1

Только за счёт полученного количества теплоты, так как при изотермическом процессе его внутренняя энергия не изменяется. 

Answer 2

Изотермический процесс - это процесс изменения состояния системы, при котором температура системы остается постоянной. Работа газа при изотермическом процессе может быть вычислена с использованием уравнения состояния идеального газа, которое для изотермического процесса имеет вид:

\[ PV = \text{const} \]

где \(P\) - давление газа, \(V\) - его объем.

При изотермическом расширении (увеличении объема) газа совершается работа за счет того, что газ расширяется против давления внешней среды. Работа газа в этом случае определяется площадью под графиком процесса в координатах \(P-V\).

Работа \(W\) газа при изотермическом процессе может быть выражена следующим образом:

\[ W = - \int_{V_1}^{V_2} P \, dV \]

где \(V_1\) и \(V_2\) - начальный и конечный объемы газа соответственно.

Если процесс изотермического расширения происходит медленно и реверсивно (каждый момент газ находится в равновесии), то работу можно выразить как:

\[ W = -nRT \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right) \]

где \(n\) - количество молекул газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура газа в абсолютных единицах, \(V_1\) и \(V_2\) - начальный и конечный объемы газа соответственно.

Отрицательный знак обусловлен тем, что работа совершается газом (происходит расширение), поэтому работа, совершаемая внешней средой, будет положительной.