Номер 4, страница 258 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 45. Термодинамическая система. Внутренняя энергия и способы её изменения. Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Молекулярная физика и термодинамика - номер 4, страница 258.

Условие.

4. Зависит ли внутренняя энергия термодинамической системы от взаимодействия частиц системы с другими телами? Ответ поясните примерами.

Решение.

Нет, внутренняя энергия термодинамической системы по определению не зависит от взаимодействия частиц системы с другими телами. Внутренняя энергия — это характеристика самого состояния системы.

Согласно определению, внутренняя энергия ($U$) макроскопического тела — это сумма кинетической энергии хаотического теплового движения составляющих его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. В это понятие не включается кинетическая энергия движения тела как единого целого и его потенциальная энергия во внешних полях, которые как раз и обусловлены взаимодействием с другими телами.

Рассмотрим примеры:

1. Если поднять стакан с водой со стола на полку, то его потенциальная энергия в гравитационном поле Земли увеличится. Эта энергия связана с взаимодействием стакана (системы) и Земли (другого тела). Однако внутренняя энергия воды в стакане, которая зависит от её температуры, при этом не изменится.

2. Автомобиль, движущийся по дороге, обладает значительной кинетической энергией. Эта энергия движения автомобиля как целого не является частью его внутренней энергии. Внутренняя энергия двигателя автомобиля зависит от температуры его деталей и сгорающего топлива. Взаимодействие с другими телами (например, силой трения) может изменить внутреннюю энергию (детали нагреваются), но сама по себе энергия движения целого тела или его положение относительно других тел в определение внутренней энергии не входит.

Таким образом, взаимодействие с другими телами может приводить к изменению внутренней энергии (через теплопередачу или совершение работы), но сама величина внутренней энергии является функцией состояния системы (например, температуры и объёма) и не зависит напрямую от внешних взаимодействий.

Ответ: Нет, внутренняя энергия термодинамической системы, по определению, не зависит от взаимодействия частиц системы с другими телами, так как она является суммой кинетических энергий хаотического движения частиц и потенциальных энергий их взаимодействия только друг с другом внутри системы.