Номер 38.16, страница 142 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 38. Внутренняя энергия. Глава 6. Тепловые явления - номер 38.16, страница 142.

38.16 [925] Можно ли сказать (см. предыдущую задачу), что внутренняя энергия спичечной головки увеличилась; что ей передано некоторое количество теплоты; что она нагрелась до температуры воспламенения?

Можно ли сказать, что внутренняя энергия спичечной головки увеличилась?
Да, можно. При трении спички о коробок совершается работа против сил трения. Эта механическая работа преобразуется во внутреннюю энергию головки спички, что приводит к увеличению кинетической энергии хаотического движения ее частиц и, как следствие, к повышению ее температуры. Увеличение внутренней энергии является прямым следствием совершённой работы. Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии $\Delta U$ равно сумме работы $A$, совершённой над системой, и количества теплоты $Q$, переданного системе: $\Delta U = A + Q$. В данном случае работа $A$ совершается над головкой, поэтому она положительна ($A > 0$), что и вызывает увеличение ее внутренней энергии ($\Delta U > 0$).

Ответ: да, можно сказать, что внутренняя энергия спичечной головки увеличилась.

Можно ли сказать, что ей передано некоторое количество теплоты?
Нет, нельзя. В физике под количеством теплоты понимают энергию, передаваемую в процессе теплообмена от более нагретого тела к менее нагретому. В данном случае источником увеличения внутренней энергии является не теплообмен, а совершение механической работы. Спичечная головка нагревается не потому, что контактирует с более горячим телом, а потому что над ней совершают работу. Поэтому говорить о передаче количества теплоты в этом процессе некорректно.

Ответ: нет, нельзя, так как увеличение внутренней энергии произошло за счет совершения работы, а не за счет теплопередачи.

Можно ли сказать, что она нагрелась до температуры воспламенения?
Да, можно. Спичка загорается именно в тот момент, когда ее головка в результате трения нагревается до определенной температуры — температуры воспламенения. При достижении этой температуры запускается быстрая экзотермическая химическая реакция (горение) веществ, входящих в состав головки. Весь смысл трения спички заключается в том, чтобы за счет работы нагреть её до этой критической температуры.

Ответ: да, можно, именно достижение температуры воспламенения является причиной её загорания.