Номер 6, страница 13 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 2. Внутренняя энергия. Вопросы - номер 6, страница 13.

Условие.

6. Может ли тело обладать механической энергией, но не обладать при этом внутренней энергией?

Решение.

6. Может ли тело обладать механической энергией, но не обладать при этом внутренней энергией?

Решение

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть определения механической и внутренней энергии.

Механическая энергия ($E_{мех}$) — это энергия, связанная с движением и положением тела как единого целого. Она является суммой кинетической энергии ($E_к$), обусловленной движением тела, и потенциальной энергии ($E_п$), обусловленной его положением в поле сил (например, в поле тяготения).

Полная механическая энергия выражается формулой: $E_{мех} = E_к + E_п$.

Внутренняя энергия ($\text{U}$) — это энергия, заключенная внутри тела. Она складывается из суммарной кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Любое макроскопическое тело состоит из огромного числа частиц. Согласно основным положениям молекулярно-кинетической теории, эти частицы всегда находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Исключением является лишь теоретическая температура абсолютного нуля ($T = 0$ К или $-273.15$ °C), при которой тепловое движение частиц прекращается.

Однако достичь температуры абсолютного нуля на практике невозможно (третий закон термодинамики). Кроме того, даже при $T = 0$ К частицы в теле не были бы полностью неподвижны из-за квантовомеханических эффектов (так называемые нулевые колебания). Это означает, что любое реальное тело всегда обладает внутренней энергией, и она никогда не может быть равна нулю.

Поскольку любое тело, которое может обладать механической энергией (то есть имеет массу и может двигаться или находиться в потенциальном поле), обязательно состоит из частиц и, следовательно, по определению обладает внутренней энергией, то ситуация, когда тело имеет механическую энергию, но не имеет внутренней, невозможна в реальности.

Ответ: Нет, тело не может обладать механической энергией, не обладая при этом внутренней энергией. Любое физическое тело состоит из частиц, которые находятся в постоянном движении и взаимодействии. Энергия этого движения и взаимодействия является внутренней энергией. Так как любое реальное тело имеет температуру выше абсолютного нуля, оно всегда обладает внутренней энергией.