Номер 1.5, страница 4 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 1. Внутренняя энергия - номер 1.5, страница 4.

Условие.

1.5. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел? Приведите примеры.

Решение.

Внутренняя энергия тела не зависит от его механического движения как целого и от его положения относительно других тел.

По определению, внутренняя энергия ($\text{U}$) — это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения составляющих тело частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Эта энергия характеризует внутреннее состояние тела (например, его температуру и агрегатное состояние), а не его движение или положение в пространстве. Механическая энергия, напротив, состоит из кинетической энергии движения тела как целого ($E_{к}$) и его потенциальной энергии ($E_{п}$), обусловленной взаимодействием с другими телами (например, в гравитационном поле). Полная энергия тела является суммой его механической и внутренней энергий: $E_{полная} = E_{к} + E_{п} + U$.

Приведем примеры.

1. Зависимость от движения: Рассмотрим стакан с водой, имеющий определенную температуру. Его внутренняя энергия определяется этой температурой. Если мы поставим этот стакан в движущийся поезд, то относительно земли стакан будет обладать большой кинетической энергией. Однако температура воды в стакане, а значит и средняя кинетическая энергия хаотического движения ее молекул, не изменится. Следовательно, внутренняя энергия воды не изменится, несмотря на то, что тело (стакан с водой) движется как целое.

2. Зависимость от положения: Если поднять тот же стакан с водой с пола на стол, его потенциальная энергия в поле тяготения Земли увеличится. Но это изменение положения никак не повлияет на температуру воды или на силы взаимодействия между ее молекулами. Таким образом, внутренняя энергия воды останется прежней.

Важно понимать, что механическая и внутренняя энергия могут превращаться друг в друга. Например, при падении тела его кинетическая энергия при ударе о землю переходит во внутреннюю энергию (тело и земля нагреваются). Однако это является процессом преобразования энергии, а не свидетельством того, что внутренняя энергия сама по себе является функцией скорости или высоты положения тела.

Ответ: Нет, внутренняя энергия тела не зависит от его движения как целого и от его положения относительно других тел. Она зависит от температуры тела, его агрегатного состояния и других внутренних параметров.