Номер 40, страница 45, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 4. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Виды теплопередачи - номер 40, страница 45.

Условие.

40. Приведите свои примеры изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы:

а) при трении;

б) при ударе;

в) при сжатии.

Опишите превращения энергии, происходящие при этом.

Решение.

а) при трении
Примером изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы при трении может служить стирание ластиком карандашной линии на бумаге. Когда мы двигаем ластик по бумаге, совершается работа против силы трения между ластиком, частицами графита и бумагой. В результате этой работы механическая энергия движения руки переходит во внутреннюю энергию. Мы можем почувствовать, что ластик и бумага в месте трения нагреваются. Увеличение внутренней энергии означает увеличение средней кинетической энергии хаотического движения молекул ластика и бумаги.

Ответ: Механическая энергия, затрачиваемая на преодоление силы трения, преобразуется во внутреннюю энергию трущихся тел (ластика и бумаги), что приводит к их нагреванию.

б) при ударе
Примером является забивание гвоздя молотком. Перед ударом молоток обладает определенной кинетической энергией. В момент удара о шляпку гвоздя происходит неупругое столкновение. Часть кинетической энергии молотка совершает полезную работу, заставляя гвоздь входить в древесину. Однако значительная часть энергии преобразуется во внутреннюю энергию гвоздя и молотка, из-за чего они нагреваются. Также часть энергии рассеивается в виде звуковых волн.

Ответ: Кинетическая энергия движущегося молотка при ударе частично совершает работу по перемещению гвоздя, а частично переходит во внутреннюю энергию молотка и гвоздя, вызывая их нагрев.

в) при сжатии
Примером может служить работа поршня в дизельном двигателе. В такте сжатия поршень движется вверх, совершая работу над находящейся в цилиндре горючей смесью (воздухом). Этот процесс происходит очень быстро, поэтому теплообмен с окружающей средой минимален (адиабатный процесс). Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии $\Delta U$ равно сумме работы, совершенной над газом $A'$, и полученного количества теплоты $\text{Q}$: $\Delta U = A' + Q$. Поскольку $Q \approx 0$, то практически вся работа, совершённая поршнем, идет на увеличение внутренней энергии газа: $\Delta U \approx A'$. Это приводит к резкому повышению температуры газа до значений, достаточных для самовоспламенения топлива.

Ответ: Механическая работа, совершаемая внешними силами при быстром сжатии газа, преобразуется во внутреннюю энергию газа, что приводит к значительному повышению его температуры.