.02 Молекулярная физика. Термодинамика

Поймем, что на поршень действуют следующие силы: сила тяжести поршня, сила атмосферного давления и сила давления газа под поршнем. Пусть — давление газа под поршнем в равновесии, а — давление газа под поршнем при движении с ускорением вверх. Тогда запишем второй закон Ньютона для первой ситуации:

и для второй:

Откуда поймем, что . По первому закону термодинамики

где – изменение внутренней энергии, – работа газа.
Внутренняя энергия равна

где – количество газа, – температура газа.
Так как процесс адиабатный при уменьшении объема работа отрицательно, а изменение внутренней энергии положительно. Температура увеличится.

Уменьшение объема можно объяснить, зная график адиабатического процесса в координатах , легко догадаться, что чтобы давление увеличилось, объем должен был уменьшится.

Уменьшение объёма можно объяснить следствием из уравнения Менделеева-Клапейрона:

так как давление увеличивается, то у нас есть два случая, или температура увеличивается, объём уменьшается (внутренняя энергия увеличивается, а работа газа отрицательна) или температура уменьшается, а объём увеличивается (внутренняя энергия уменьшается, а работа газа положительна). Если у нас увеличивается объём и давление, то температура не может падать, значит, второй случай невозможен и подходит первый.