Номер 1, страница 201 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.13. Примеры решения задач. Вопросы - номер 1, страница 201.

Условие.

1. Изобразите в виде схемы связь между понятиями «механическая энергия» и «внутренняя энергия».

Решение.

1. Связь между механической и внутренней энергией заключается в их способности к взаимному превращению. Эти два вида энергии характеризуют разные уровни системы: механическая энергия описывает движение и взаимодействие тела как единого целого (макроуровень), а внутренняя энергия — хаотическое движение и взаимодействие составляющих его частиц, таких как атомы и молекулы (микроуровень).

Механическая энергия ($E_{мех}$) — это сумма кинетической энергии ($E_к$) движения тела и его потенциальной энергии ($E_п$), обусловленной взаимодействием с другими телами или деформацией самого тела.
$E_{мех} = E_к + E_п$

Внутренняя энергия ($\text{U}$) — это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц тела (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Схема взаимных превращений этих видов энергии выглядит следующим образом:

Превращение механической энергии во внутреннюю:
Механическая энергия → Внутренняя энергия
Этот процесс происходит, когда работа совершается против сил трения или сил сопротивления, а также при неупругих деформациях и столкновениях. В результате механическая энергия системы уменьшается, а внутренняя — увеличивается (тела нагреваются).
Примеры:
• Нагревание тормозных колодок автомобиля при торможении (кинетическая энергия переходит во внутреннюю).
• Нагревание гвоздя, когда по нему бьют молотком.
• Нагревание ладоней при трении друг о друга.

Превращение внутренней энергии в механическую:
Внутренняя энергия → Механическая энергия
Этот процесс является основой работы тепловых двигателей. Внутренняя энергия рабочего тела (например, нагретого газа или пара) преобразуется в механическую работу, что приводит к движению механизмов.
Примеры:
• В двигателе внутреннего сгорания внутренняя энергия сгоревшего топлива заставляет двигаться поршни.
• Паровая турбина на электростанции вращается за счет энергии горячего пара, совершая работу.

Эти превращения всегда происходят в соответствии с законом сохранения энергии: полная энергия замкнутой системы, включающая в себя все виды энергии, остается постоянной, происходит лишь переход энергии из одной формы в другую.

Ответ: Связь между механической и внутренней энергией заключается в их способности к взаимным превращениям. Механическая энергия переходит во внутреннюю в процессах с трением и неупругими деформациями (Механическая энергия → Внутренняя энергия). Внутренняя энергия переходит в механическую при совершении работы расширяющимся газом или паром, что используется в тепловых двигателях (Внутренняя энергия → Механическая энергия).