Номер 7, страница 18, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 7. Внутренняя энергия термодинамической системы - номер 7, страница 18.

Условие.

7. Сумма кинетических энергий хаотического движения всех молекул тела равна 5 МДж, а сумма потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом равна 4 МДж. Это тело движется относительно Земли в горизонтальном направлении со скоростью, модуль которой равен 5 м/с. Расстояние от этого тела до поверхности Земли равно 120 м. Определите внутреннюю энергию тела.

Решение.

Дано:

Сумма кинетических энергий хаотического движения всех молекул тела $E_{к.мол} = 5 \text{ МДж}$

Сумма потенциальных энергий взаимодействия молекул друг с другом $E_{п.мол} = 4 \text{ МДж}$

Скорость движения тела $v = 5 \text{ м/с}$

Высота тела над поверхностью Земли $h = 120 \text{ м}$

Перевод в систему СИ:

$E_{к.мол} = 5 \times 10^6 \text{ Дж}$

$E_{п.мол} = 4 \times 10^6 \text{ Дж}$

Найти:

Внутреннюю энергию тела $\text{U}$.

Решение:

Внутренняя энергия макроскопического тела ($\text{U}$) — это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Формула для расчета внутренней энергии:

$U = E_{к.мол} + E_{п.мол}$

где $E_{к.мол}$ – это суммарная кинетическая энергия хаотического движения молекул, а $E_{п.мол}$ – это суммарная потенциальная энергия их взаимодействия.

Важно различать внутреннюю энергию тела и его механическую энергию. Механическая энергия складывается из кинетической энергии движения тела как единого целого ($E_{к.мех} = \frac{mv^2}{2}$) и его потенциальной энергии, обусловленной внешними полями (например, в поле тяготения Земли $E_{п.мех} = mgh$).

В данной задаче информация о скорости движения тела ($v = 5 \text{ м/с}$) и его высоте над поверхностью Земли ($h = 120 \text{ м}$) относится к его механической энергии и является избыточной для определения внутренней энергии.

Для нахождения внутренней энергии необходимо сложить только те составляющие, которые даны в условии и относятся к микроскопическому уровню:

$U = 5 \text{ МДж} + 4 \text{ МДж} = 9 \text{ МДж}$

Ответ: внутренняя энергия тела равна 9 МДж.