Задание OGEPHYSD563EA: Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии

При открытии сосуда сжатый газ быстро расширяется в окружающий воздух. Рассматривается обычное расширение с преодолением внешнего давления. За короткое время газ не успевает получить существенное количество теплоты от стенок и окружающих тел, поэтому теплообменом приближённо пренебрегаем.
При расширении газ совершает работу: раздвигает окружающий воздух и участвует в образовании выходящего потока. Энергия для этого берётся из его внутренней энергии. Для выделенной порции газа в упрощённой модели, когда отдельно учитывается работа A_г газа, закон сохранения энергии записывается ΔU = Q − A_г. При Q ≈ 0 и A_г > 0 получаем ΔU < 0.
Уменьшение внутренней энергии обычного газа в принятой модели соответствует уменьшению средней кинетической энергии молекул и понижению температуры. Поэтому быстрый выпуск сжатого газа сопровождается охлаждением; последующий теплообмен со стенками может снова повысить его температуру.
Проверка: нельзя объяснять результат одним увеличением расстояний между молекулами. Существенно, что газ отдаёт энергию при расширении. Свободное расширение идеального газа в пустоту в теплоизолированной системе — другой опыт: внешняя работа отсутствует и температура может сохраниться. Здесь подразумевается выпуск в окружающую атмосферу. Ответ: температура понижается.