Номер 3, страница 127, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 32. Реактивный двигатель. Повторим изученное - номер 3, страница 127.

Условие.

• Как происходит процесс передачи энергии?

Решение.

Процесс передачи энергии — это фундаментальное явление в физике, описывающее перемещение энергии от одной системы к другой. Согласно первому началу термодинамики, энергия не создается и не уничтожается, а только переходит из одной формы в другую или от одного тела к другому. Существует несколько основных механизмов передачи энергии.

1. Совершение работы (механическая передача энергии)

Работа — это направленная передача энергии от одной макроскопической системы к другой. Когда одна система (например, человек) прикладывает силу к другой системе (например, к ящику) и вызывает её перемещение, происходит передача энергии. Величина механической работы $\text{A}$ определяется как произведение модуля силы $\text{F}$, модуля перемещения $\text{s}$ и косинуса угла $\alpha$ между векторами силы и перемещения: $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$. Примерами могут служить: толкание автомобиля, подъем груза краном, работа газа при расширении. В этом случае энергия передается в виде макроскопической кинетической или потенциальной энергии.
Ответ: Энергия может передаваться механически путем совершения работы, когда сила, приложенная к телу, вызывает его перемещение.

2. Теплопередача (теплообмен)

Теплопередача — это процесс передачи внутренней энергии от более нагретого тела к менее нагретому, не связанный с совершением макроскопической работы. Этот процесс обусловлен хаотическим движением и взаимодействием микрочастиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоят тела. Существует три вида теплопередачи:

а) Теплопроводность
Это передача энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым за счет непосредственного взаимодействия и столкновения его микрочастиц. В твердых телах энергия передается через колебания атомов в кристаллической решетке и движение свободных электронов (в металлах). В жидкостях и газах — через столкновения молекул. Например, если опустить металлическую ложку в горячий чай, ее ручка со временем нагреется именно благодаря теплопроводности.
Ответ: Теплопроводность — это передача тепла через непосредственный контакт частиц вещества.

б) Конвекция
Этот вид теплопередачи характерен для жидкостей и газов. Он осуществляется путем переноса энергии потоками самого вещества. При нагревании нижние слои жидкости или газа расширяются, их плотность уменьшается, и под действием силы Архимеда они поднимаются вверх. На их место опускаются более холодные и плотные верхние слои. Возникают конвективные потоки, которые перемешивают вещество и эффективно переносят тепло. Примеры: нагревание воды в кастрюле, возникновение ветров в атмосфере, работа системы отопления в доме.
Ответ: Конвекция — это перенос тепла потоками жидкости или газа.

в) Излучение (тепловое излучение)
Это передача энергии с помощью электромагнитных волн (в основном инфракрасного диапазона), которые испускают все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля. В отличие от теплопроводности и конвекции, для излучения не требуется среда-посредник, оно может происходить и в вакууме. Интенсивность излучения сильно зависит от температуры тела. Главный пример — передача энергии от Солнца к Земле через космическое пространство. Другие примеры: тепло, которое мы ощущаем от костра или от раскаленной лампы накаливания.
Ответ: Излучение — это передача энергии посредством электромагнитных волн.

3. Перенос массы

Энергия также может передаваться вместе с переносом вещества. Когда масса перемещается из одной области в другую, она несет с собой свою внутреннюю, кинетическую и потенциальную энергию. Этот механизм тесно связан с конвекцией, но может рассматриваться и более широко. Например, когда в холодную ванну добавляют горячую воду, общая температура воды повышается за счет переноса массы (горячей воды) и ее внутренней энергии.
Ответ: Энергия может передаваться при перемещении вещества, которое является ее носителем.

В реальных физических процессах часто одновременно действуют несколько механизмов передачи энергии. Например, при нагревании воды на плите тепло от конфорки передается дну кастрюли за счет теплопроводности, далее по объему воды распределяется конвекцией, а с открытой поверхности воды энергия уходит в окружающее пространство в виде излучения и испарения (переноса массы).