В каком тепловом процессе внутренняя энергия идеального газа постоянной массы не изменяется при переходе...

В изотермическом процессе.

Таким тепловым процессом является изохорное (изовольмное) расширение или сжатие идеального газа. В данном процессе объем газа остается постоянным, что означает, что работа, совершаемая при изменении внутренней энергии газа, равна нулю. Следовательно, внутренняя энергия газа остается неизменной, поскольку внутренняя энергия газа зависит только от его температуры.

Изохорный процесс можно представить как процесс, при котором теплообмен происходит при постоянном объеме газа. Поскольку внутренняя энергия газа зависит только от его температуры, то при изохорном процессе изменение внутренней энергии газа отсутствует, что и является основным признаком этого типа теплового процесса.

Внутренняя энергия идеального газа постоянной массы не изменяется в изотермическом процессе. Изотермический процесс — это термодинамический процесс, который происходит при постоянной температуре. Для идеального газа это означает, что его внутренняя энергия остается неизменной, поскольку внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры.

Формально, внутренняя энергия ( U ) идеального газа связана с его температурой ( T ) уравнением:

[ U = \frac{3}{2} nRT ]

где ( n ) — количество вещества в молях, ( R ) — универсальная газовая постоянная. Поскольку в изотермическом процессе температура ( T ) остается постоянной, внутренняя энергия ( U ) также остается неизменной.

В изотермическом процессе изменение состояния газа сопровождается изменением других параметров, таких как давление и объем, но температура остается неизменной. Это означает, что вся работа, совершаемая газом (или над газом), компенсируется теплом, передаваемым системе (или отводимым от системы). Изменение внутренней энергии в этом случае равно нулю:

[ \Delta U = 0 ]

Таким образом, в изотермическом процессе работа газа равна количеству тепла, переданному системе или отведенному от нее:

[ Q = W ]

где ( Q ) — количество тепла, а ( W ) — работа, выполненная газом.

Это ключевой аспект изотермического процесса для идеального газа: несмотря на то, что газ может выполнять работу или поглощать тепло, его внутренняя энергия остается неизменной.