Номер 2, страница 139, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 35. Всеобщий характер закона сохранения и превращения энергии - номер 2, страница 139.

Условие.

2. Каково значение закона сохранения энергии в природе?

Решение.

Закон сохранения энергии является одним из самых фундаментальных и универсальных законов природы. Его значение огромно и проявляется во всех сферах естествознания и техники.

Фундаментальность и универсальность

Закон утверждает, что полная энергия изолированной системы остается постоянной со временем. Энергия не может быть создана из ничего или уничтожена; она может только переходить из одной формы в другую (например, из кинетической в потенциальную, из химической в тепловую) или передаваться от одного тела к другому. Этот принцип действует на всех уровнях: от взаимодействия элементарных частиц до эволюции звезд и галактик. Он объединяет различные разделы физики, такие как механика, термодинамика, электромагнетизм и квантовая механика, в единую стройную картину мира.

Основа для понимания природных процессов

Благодаря этому закону мы можем понимать и количественно описывать бесчисленное множество явлений в природе. Например, в механике при свободном падении тела его потенциальная энергия ($E_p = mgh$) превращается в кинетическую ($E_k = \frac{mv^2}{2}$), но их сумма, полная механическая энергия ($E = E_k + E_p$), остается постоянной, если пренебречь силами трения. В термодинамике первое начало является прямой формулировкой закона сохранения энергии для тепловых процессов: изменение внутренней энергии системы $\Delta U$ равно сумме количества теплоты $\text{Q}$, переданного системе, и работы $A'$, совершенной внешними силами над системой ($\Delta U = Q + A'$). В химии закон позволяет рассчитывать тепловые эффекты химических реакций, а в биологии — описывать потоки энергии в экосистемах, начиная с преобразования солнечной энергии растениями в процессе фотосинтеза.

Практическое применение и технологическое значение

Закон сохранения энергии лежит в основе работы всех машин и механизмов, созданных человеком. Он позволяет рассчитывать коэффициент полезного действия (КПД) любого устройства, который показывает, какая часть затраченной энергии превращается в полезную работу. Понимание этого закона делает очевидной невозможность создания «вечного двигателя первого рода» — устройства, которое производило бы работу без потребления энергии. Все технологии, от паровой машины до атомной электростанции и солнечных батарей, основаны на принципах преобразования одного вида энергии в другой.

Мировоззренческое значение

Закон сохранения энергии формирует научную картину мира, в которой все процессы взаимосвязаны через непрерывные превращения энергии. Он показывает, что Вселенная — это единая система, развивающаяся по строгим, познаваемым законам. Это один из краеугольных камней материалистического взгляда на природу, исключающий возможность беспричинного возникновения или исчезновения энергии.

Ответ: Значение закона сохранения энергии в природе заключается в том, что он является фундаментальным и универсальным принципом, управляющим всеми известными процессами во Вселенной. Он устанавливает, что энергия не создается и не уничтожается, а лишь преобразуется из одной формы в другую. Это позволяет: во-первых, объединять различные области науки (физику, химию, биологию) в единую систему знаний; во-вторых, количественно описывать и предсказывать ход природных явлений, от движения планет до химических реакций и метаболизма в живых клетках; в-третьих, создавать и совершенствовать технологии, понимая принципы преобразования энергии и невозможность создания «вечного двигателя». Таким образом, этот закон является основой современной научной картины мира и технологического прогресса.