Номер 5, страница 272 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 55. Внутренняя энергия. 10. Термодинамика. Молекулярная физика - номер 5, страница 272.

Условие.

5. Как можно изменить внутреннюю энергию жидкости; газа?

Решение.

Решение

Внутренняя энергия жидкости или газа является суммой кинетической энергии хаотического движения составляющих их частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Согласно первому началу термодинамики, существует два способа изменения внутренней энергии системы: совершение работы и теплопередача. Изменение внутренней энергии ($\Delta U$) описывается уравнением:

$\Delta U = Q + A'$

где $Q$ – количество теплоты, переданное системе, а $A'$ – работа, совершенная над системой.

Первый способ изменения внутренней энергии – теплопередача (теплообмен). Это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы. Чтобы увеличить внутреннюю энергию жидкости или газа, им нужно передать некоторое количество теплоты, то есть нагреть. Например, при нагревании воды на плите или воздуха в комнате от радиатора отопления, скорость движения молекул увеличивается, что приводит к росту внутренней энергии. Чтобы уменьшить внутреннюю энергию, нужно отвести от тела тепло, то есть охладить его. Например, поместив жидкость в холодильник или охладив газ. При этом скорость движения молекул уменьшается, и внутренняя энергия падает.

Второй способ – совершение механической работы. Это процесс изменения внутренней энергии за счет механического воздействия. Чтобы увеличить внутреннюю энергию, нужно совершить работу над системой. Например, если быстро сжать газ в цилиндре поршнем (как в насосе), его внутренняя энергия и температура увеличатся. Также можно увеличить внутреннюю энергию жидкости, интенсивно ее перемешивая – работа сил трения перейдет во внутреннюю энергию. Чтобы уменьшить внутреннюю энергию, система сама должна совершить работу. Например, когда газ расширяется и толкает поршень, он совершает работу, и его внутренняя энергия уменьшается (если нет подвода тепла извне). Это приводит к охлаждению газа, что можно наблюдать при выходе газа из баллончика под давлением.

Ответ: Внутреннюю энергию жидкости или газа можно изменить двумя способами: путем теплопередачи (нагревая или охлаждая тело) и путем совершения механической работы (сжимая тело или позволяя ему расширяться).