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

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

Условие.

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?

Решение.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

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.