Номер 5, страница 184 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

5. Приведите примеры процессов, при которых механическая энергия превращается во внутреннюю.

5. Приведите примеры процессов, при которых механическая энергия превращается во внутреннюю.

Механическая энергия может превращаться во внутреннюю в различных процессах, как правило, связанных с силами трения, сопротивления или при неупругих деформациях. Внутренняя энергия — это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, поэтому ее увеличение обычно проявляется в виде нагрева тела.
Вот несколько примеров:
• Трение: При торможении автомобиля его кинетическая энергия (являющаяся видом механической энергии) переходит во внутреннюю энергию тормозных колодок и дисков за счет работы силы трения. В результате они сильно нагреваются. Другой простой пример — если быстро потереть ладони друг о друга, их механическое движение превратится в тепло, и они согреются.
• Неупругий удар: При падении на пол свинцового или пластилинового шарика он не отскакивает. Вся его механическая энергия (сначала потенциальная, а в момент удара — кинетическая) превращается во внутреннюю энергию шарика и пола в месте удара, что приводит к их незначительному нагреву и деформации. То же происходит при ударе молотком по наковальне: часть кинетической энергии молотка переходит во внутреннюю энергию, и наковальня с молотком нагреваются.
• Сопротивление среды: Метеорит, входя в плотные слои атмосферы Земли с огромной скоростью, испытывает сильное сопротивление воздуха. Работа силы сопротивления приводит к тому, что кинетическая энергия метеорита превращается во внутреннюю энергию его вещества и окружающего воздуха. В результате метеорит раскаляется и в большинстве случаев сгорает.
• Деформация: Если многократно сгибать и разгибать кусок проволоки, он нагреется в месте сгиба. Механическая работа, затрачиваемая на деформацию, приводит к увеличению внутренней энергии.

Ответ: Примерами процессов превращения механической энергии во внутреннюю являются: трение тел друг о друга (торможение автомобиля), неупругие столкновения (падение пластилинового шарика на пол, удар молотом по наковальне), движение тел в вязкой среде (сгорание метеорита в атмосфере), деформация тел (сгибание проволоки).

6. Из чего складывается внутренняя энергия

Внутренняя энергия тела (или любой термодинамической системы) — это полная энергия этой системы, за исключением кинетической энергии ее движения как целого и потенциальной энергии ее положения во внешних полях (например, в поле тяжести). Внутренняя энергия является характеристикой состояния системы и складывается из двух основных компонентов:
1. Суммарная кинетическая энергия хаотического (теплового) движения всех частиц тела. Частицы, из которых состоит любое тело (атомы, молекулы, ионы), находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Для газов и жидкостей это поступательное и вращательное движение, для твердых тел — колебания около положений равновесия в узлах кристаллической решетки. Чем выше температура тела, тем больше средняя скорость движения его частиц, и, следовательно, тем больше эта составляющая внутренней энергии.
2. Суммарная потенциальная энергия взаимодействия частиц друг с другом. Частицы вещества взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания (преимущественно электромагнитной природы). Энергия этого взаимодействия является потенциальной. Она зависит от взаимного расположения частиц, то есть от среднего расстояния между ними. Поэтому эта часть внутренней энергии особенно важна для жидкостей и твердых тел и изменяется при изменении объема тела или его агрегатного состояния (например, при плавлении или кипении). В модели идеального газа потенциальной энергией взаимодействия пренебрегают.
Таким образом, внутреннюю энергию $\text{U}$ можно представить как сумму:
$U = E_{кин} + E_{пот}$
где $E_{кин}$ — суммарная кинетическая энергия хаотического движения всех частиц тела, а $E_{пот}$ — суммарная потенциальная энергия их взаимодействия.

Ответ: Внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц, из которых состоит тело (атомов, молекул, ионов), и из потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.