Задание 1, страница 102 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

1. Приведите примеры двух способов изменения внутренней энергии.

2. Дайте определение каждому виду теплопередачи, приведите пример.

1. Приведите примеры двух способов изменения внутренней энергии.

Внутренняя энергия термодинамической системы может быть изменена двумя фундаментальными способами: совершением работы и теплопередачей. Согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии $ \Delta U $ равно сумме работы $ A $, совершенной над системой, и количества теплоты $ Q $, переданного системе: $ \Delta U = Q + A $.

Способ 1: Совершение механической работы.

Внутренняя энергия изменяется, когда над телом или самим телом совершается работа, что приводит к изменению кинетической и потенциальной энергии его частиц.

• Пример увеличения внутренней энергии: Если ударить молотком по куску металла, он нагреется. Механическая работа по деформации металла переходит в его внутреннюю энергию. Аналогично, при трении двух тел друг о друга (например, при растирании ладоней) совершается работа против сил трения, что приводит к их нагреву.
• Пример уменьшения внутренней энергии: Расширяющийся газ, толкающий поршень, совершает работу. Если система изолирована (нет теплообмена с окружающей средой), то газ охлаждается, так как работа совершается за счет его собственной внутренней энергии.

Способ 2: Теплопередача (теплообмен).

Это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы, происходящий при контакте тел с разной температурой. Энергия в форме теплоты передается от более нагретого тела к менее нагретому.

• Пример увеличения внутренней энергии: Металлическая ложка, опущенная в стакан с горячим чаем, нагревается. Ее внутренняя энергия увеличивается за счет получения количества теплоты от чая.
• Пример уменьшения внутренней энергии: Горячий чай в стакане, в свою очередь, отдает тепло ложке и окружающему воздуху, постепенно остывая. Его внутренняя энергия уменьшается.

Ответ: Два способа изменения внутренней энергии: 1) совершение работы (например, нагрев сверла при сверлении стены); 2) теплопередача (например, охлаждение чашки с горячим напитком на воздухе).

2. Дайте определение каждому виду теплопередачи, приведите пример.

Теплопередача — это процесс переноса тепловой энергии от более нагретых тел к менее нагретым. Существует три вида теплопередачи:

Теплопроводность

Определение: Это вид теплопередачи, при котором энергия переносится от одной частицы вещества к другой в процессе их непосредственного взаимодействия. При этом сам перенос вещества не происходит. Теплопроводность наиболее характерна для твердых тел, но также имеет место в жидкостях и газах.

Пример: Ручка металлической сковороды, стоящей на огне, нагревается, хотя непосредственно с огнем не контактирует. Тепло передается от дна сковороды к ручке за счет теплопроводности металла.

Конвекция

Определение: Это вид теплопередачи, который происходит в жидкостях и газах путем переноса энергии потоками самого вещества. Нагретые слои вещества имеют меньшую плотность и поднимаются вверх, а их место занимают более холодные и плотные слои, которые опускаются вниз. Так возникают конвекционные потоки.

Пример: Отопление комнаты радиатором. Воздух, нагреваясь от радиатора, становится легче и поднимается к потолку. Остывая, он опускается вдоль противоположных стен, создавая циркуляцию и прогревая все помещение.

Излучение

Определение: Это вид теплопередачи, при котором энергия переносится посредством электромагнитных волн (преимущественно в инфракрасном диапазоне). Для этого вида теплопередачи не требуется наличие среды, он может происходить и в вакууме.

Пример: Человек, сидящий у костра, чувствует тепло. Это тепло доходит до него в основном за счет излучения, испускаемого пламенем и раскаленными углями. Энергия Солнца также достигает Земли через вакуум космоса путем излучения.

Ответ:

1. Теплопроводность: перенос энергии частицами вещества без переноса самого вещества. Пример: нагревание ложки в горячем чае.
2. Конвекция: перенос энергии потоками жидкости или газа. Пример: кипение воды в чайнике.
3. Излучение: перенос энергии с помощью электромагнитных волн. Пример: тепло, ощущаемое от Солнца или костра.