Номер 3.4, страница 15 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 3. Домашние экспериментальные задания - номер 3.4, страница 15.

Условие.

3.4. Прижмите монету к картону или какой-либо дощечке. Сделайте сначала 10, затем 20 и т. д. движений то в одну, то в другую сторону и заметьте, как изменяется температура тел в процессе трения. Как зависит изменение внутренней энергии от совершенной работы?

Решение.

Решение

При выполнении описанного в задаче эксперимента мы совершаем механическую работу, перемещая монету по поверхности картона или дощечки, прижимая ее. Между монетой и поверхностью возникает сила трения. Работа, совершаемая против силы трения, приводит к изменению состояния тел.

Как изменяется температура тел в процессе трения

Когда мы двигаем монету по поверхности, мы совершаем работу против силы трения. Эта работа преобразуется во внутреннюю энергию, что приводит к увеличению кинетической энергии хаотического движения молекул и атомов как в монете, так и в поверхности картона. Увеличение средней кинетической энергии частиц тела макроскопически проявляется как повышение его температуры.

Сделав 10 движений, можно почувствовать, что монета и участок картона под ней стали немного теплее. После 20 движений и более нагрев станет еще более заметным. Это демонстрирует, что чем больше работы против силы трения совершено, тем выше становится температура тел.

Ответ: В процессе трения температура соприкасающихся тел (монеты и картона) увеличивается. Чем больше движений совершается, тем значительнее повышение температуры.

Как зависит изменение внутренней энергии от совершенной работы?

Внутренняя энергия тела ($\text{U}$) – это сумма кинетической энергии хаотического теплового движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия. Повышение температуры тела является прямым следствием увеличения его внутренней энергии.

В данном эксперименте изменение внутренней энергии ($\Delta U$) происходит за счет совершения механической работы ($\text{A}$) над телами против силы трения. Согласно закону сохранения энергии, совершенная работа преобразуется во внутреннюю энергию тел. Если пренебречь теплообменом с окружающей средой (считать процесс адиабатическим), то изменение внутренней энергии системы «монета-картон» будет равно совершенной работе:

$\Delta U = A$

Таким образом, между изменением внутренней энергии и совершенной работой существует прямая пропорциональная зависимость. Чем больше работа, совершенная против сил трения (т.е. чем большее число движений мы делаем, или чем с большей силой прижимаем монету), тем на большую величину увеличивается внутренняя энергия соприкасающихся тел.

Ответ: Изменение внутренней энергии тел прямо пропорционально совершенной над ними работе. Чем больше совершенная работа, тем больше изменение внутренней энергии.