Номер 2, страница 113, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 28. Принципы работы тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Повторим изученное - номер 2, страница 113.

Условие.

• При каких условиях внутренняя энергия переходит в механическую?

Решение.

При каких условиях внутренняя энергия переходит в механическую?

Переход внутренней энергии в механическую (то есть совершение механической работы) возможен при главном условии: тело должно совершать работу над внешними телами за счёт уменьшения своей внутренней энергии. Этот процесс лежит в основе работы всех тепловых двигателей.

Для осуществления такого перехода на практике необходимы следующие условия:

1. Наличие рабочего тела — вещества, которое способно расширяться (чаще всего это газ или пар).

2. Рабочему телу необходимо сообщить достаточное количество внутренней энергии, как правило, путем нагревания от внешнего источника (нагревателя). При нагревании увеличивается кинетическая энергия хаотического движения молекул газа, что приводит к росту давления.

3. Должна существовать возможность для расширения рабочего тела. При расширении газ оказывает давление на движущиеся части механизма (например, поршень в цилиндре) и перемещает их, совершая механическую работу.

Этот процесс описывается первым законом термодинамики: $Q = \Delta U + A$, где $\text{Q}$ — количество теплоты, подведенное к системе, $\Delta U$ — изменение внутренней энергии системы, $\text{A}$ — работа, совершаемая системой.

Когда газ расширяется и совершает работу ($A > 0$), его внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$), что приводит к его охлаждению, если этот процесс происходит без подвода тепла (адиабатное расширение). Если же тепло подводится ($Q > 0$), то работа совершается как за счет подводимой теплоты, так и за счет изменения внутренней энергии. Таким образом, ключевым моментом является именно расширение нагретого тела, приводящее к совершению работы.

Ответ: Внутренняя энергия переходит в механическую, когда нагретое тело (чаще всего газ или пар) расширяется и в процессе этого расширения совершает механическую работу над другими телами (например, толкает поршень или вращает лопатки турбины).