Номер 4, страница 24, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 10. Изменение внутренней энергии в общем случае. Закон сохранения энергии при тепловых процессах - номер 4, страница 24.

Условие.

4. В результате теплообмена и совершения работы внутренняя энергия тела изменилась от $U_0 = 50$ кДж до $U_k = 70$ кДж. Тело получило количество теплоты, равное 15 кДж, и над ним совершили работу. Запишите выражение для изменения внутренней энергии тела в общем случае и определите совершённую над телом работу $\text{A}$.

Ответ: ________.

Решение.

Дано:

Начальная внутренняя энергия $U_0 = 50$ кДж
Конечная внутренняя энергия $U_к = 70$ кДж
Количество теплоты, полученное телом $Q = 15$ кДж

$U_0 = 50 \times 10^3$ Дж = 50000 Дж
$U_к = 70 \times 10^3$ Дж = 70000 Дж
$Q = 15 \times 10^3$ Дж = 15000 Дж

Найти:

Выражение для изменения внутренней энергии тела в общем случае;
Работу, совершённую над телом $\text{A}$ - ?

Решение:

Выражение для изменения внутренней энергии тела в общем случае представляет собой первый закон термодинамики. Он гласит, что изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($\text{Q}$), и работы, совершённой над системой внешними силами ($\text{A}$).

Таким образом, выражение имеет вид:

$\Delta U = Q + A$

В данной задаче тело получает тепло ($Q > 0$) и над ним совершают работу ($A > 0$), поэтому его внутренняя энергия увеличивается.

Найдём изменение внутренней энергии тела по данным задачи:

$\Delta U = U_к - U_0 = 70 \text{ кДж} - 50 \text{ кДж} = 20 \text{ кДж}$

Теперь из формулы первого закона термодинамики выразим работу $\text{A}$, совершённую над телом:

$A = \Delta U - Q$

Подставим известные числовые значения:

$A = 20 \text{ кДж} - 15 \text{ кДж} = 5 \text{ кДж}$

Ответ: выражение для изменения внутренней энергии тела в общем случае: $\Delta U = Q + A$; совершённая над телом работа $A = 5$ кДж.