Номер 1, страница 198 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.13. Примеры решения задач. Упражнение 4 - номер 1, страница 198.

Условие.

Упражнение 4

1. Если бы реки потекли вспять, означало бы это нарушение закона сохранения энергии?

Решение.

1. Если бы реки потекли вспять, означало бы это нарушение закона сохранения энергии?

В обычных условиях реки текут под действием силы тяжести с более высокого уровня на более низкий. Этот процесс сопровождается преобразованием потенциальной энергии воды в кинетическую энергию движения и во внутреннюю (тепловую) энергию, выделяющуюся из-за трения воды о русло и внутреннего трения в самой воде. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей, определяется формулой $E_p = mgh$, где $\text{m}$ – масса тела, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота.

Если бы река потекла вспять, это означало бы, что вода самопроизвольно движется с более низкого уровня на более высокий. При таком движении высота $\text{h}$ для каждой частицы воды увеличивалась бы, а следовательно, росла бы и её потенциальная энергия $E_p$.

Закон сохранения энергии является фундаментальным законом природы и утверждает, что энергия в изолированной системе сохраняется. Она не может быть создана из ничего или уничтожена, а может только переходить из одной формы в другую. Чтобы потенциальная энергия воды увеличилась, энергия должна быть взята из какого-либо источника. Например, можно построить насосную станцию, которая будет совершать работу, закачивая воду вверх. В этом случае энергия будет браться из электросети, и закон сохранения энергии нарушен не будет.

Однако вопрос подразумевает самопроизвольное течение рек вспять, без внешнего источника энергии. В такой гипотетической ситуации потенциальная энергия воды увеличивалась бы без уменьшения какого-либо другого вида энергии (например, кинетической или внутренней). Это означало бы создание энергии из ничего, что является прямым нарушением закона сохранения энергии.

Ответ: Да, если бы реки потекли вспять самопроизвольно (то есть без внешнего воздействия, такого как работа насоса, или геологических изменений), это означало бы нарушение закона сохранения энергии, поскольку потенциальная энергия воды увеличивалась бы без какого-либо источника этой энергии.