Номер 688, страница 80 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 29. Тепловое движение. Внутренняя энергия - номер 688, страница 80.

Решение.

Изменение внутренней энергии пружины при её сжатии происходит потому, что над пружиной совершается механическая работа. Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме работы ($A_{внеш}$), совершённой над системой внешними силами, и количества теплоты ($\text{Q}$), переданного системе: $\Delta U = A_{внеш} + Q$.

Когда мы сжимаем пружину, мы совершаем над ней работу. Эта работа частично идёт на увеличение потенциальной энергии упругой деформации пружины, а частично — на преодоление сил внутреннего трения в материале. Процесс деформации любого реального тела не является идеально упругим. Внутри материала при деформации возникают силы трения между его частицами (например, между кристаллитами в металле), и работа против этих сил приводит к выделению тепла. Этот процесс называется упругим гистерезисом.

Выделившееся тепло нагревает пружину. Нагрев означает увеличение средней кинетической энергии хаотического движения атомов, из которых состоит пружина. Внутренняя энергия тела, по определению, является суммой кинетической энергии теплового движения его частиц и потенциальной энергии их взаимодействия. Таким образом, увеличение кинетической энергии частиц приводит к увеличению и всей внутренней энергии пружины.

Следовательно, часть механической работы, затраченной на сжатие пружины, из-за наличия внутреннего трения необратимо переходит во внутреннюю энергию, вызывая её нагрев.

Ответ: При сжатии пружины над ней совершается работа. Часть этой работы из-за внутреннего трения в материале пружины преобразуется в тепло, что приводит к увеличению кинетической энергии частиц вещества. Так как внутренняя энергия является суммой кинетических и потенциальных энергий частиц, она увеличивается.