Номер 6, страница 23, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 9. Изменение внутренней энергии термодинамической системы в результате теплообмена - номер 6, страница 23.

Условие.

6. В результате остывания чая его внутренняя энергия уменьшилась от 8 кДж до 6 кДж. Запишите выражение для изменения внутренней энергии чая и определите, какое количество теплоты получили в результате остывания чая окружающие тела.

Решение.

Дано:

Начальная внутренняя энергия чая, $U_1 = 8$ кДж

Конечная внутренняя энергия чая, $U_2 = 6$ кДж

Перевод в систему СИ:

$U_1 = 8 \text{ кДж} = 8 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

$U_2 = 6 \text{ кДж} = 6 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

1. Выражение для изменения внутренней энергии чая ($\Delta U$)

2. Количество теплоты, полученное окружающими телами ($Q_{окр}$)

Решение:

Запишите выражение для изменения внутренней энергии чая

Изменение внутренней энергии ($\Delta U$) любой термодинамической системы равно разности между её конечной ($U_2$) и начальной ($U_1$) внутренней энергией.

Таким образом, выражение для изменения внутренней энергии имеет следующий вид:

$\Delta U = U_2 - U_1$

Ответ: $\Delta U = U_2 - U_1$.

Определите, какое количество теплоты получили в результате остывания чая окружающие тела

Сначала, используя выражение из предыдущего пункта, рассчитаем численное значение изменения внутренней энергии чая:

$\Delta U = 6 \text{ кДж} - 8 \text{ кДж} = -2 \text{ кДж}$

Знак «минус» указывает на то, что внутренняя энергия чая уменьшилась.

Уменьшение внутренней энергии происходит за счет теплообмена с окружающей средой. Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии системы равно сумме количества теплоты, переданного системе ($\text{Q}$), и работы, совершенной внешними силами над системой ($\text{A}$):

$\Delta U = Q + A$

В процессе остывания чай не совершает механической работы, и работа над ним не совершается, поэтому можно считать, что $A=0$. Тогда все изменение внутренней энергии равно количеству теплоты, которое получил чай ($Q_{чая}$):

$\Delta U = Q_{чая}$

Следовательно, $Q_{чая} = -2$ кДж. Отрицательное значение означает, что чай не получил, а отдал тепло в окружающую среду.

По закону сохранения энергии, количество теплоты, отданное чаем, равно по модулю количеству теплоты, полученному окружающими телами ($Q_{окр}$):

$Q_{окр} = -Q_{чая} = -\Delta U$

Подставим численное значение $\Delta U$:

$Q_{окр} = -(-2 \text{ кДж}) = 2 \text{ кДж}$

Ответ: Окружающие тела получили 2 кДж теплоты.