Номер 1, страница 19 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 4. Виды теплопередачи. Вспомните - номер 1, страница 19.

Условие.

Какие существуют способы изменения внутренней энергии?

Решение.

Внутренняя энергия термодинамической системы — это сумма кинетической энергии хаотического движения всех её частиц (атомов, молекул, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Согласно первому закону термодинамики, изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершением работы и теплопередачей.

Математически это выражается формулой первого начала термодинамики:

$\Delta U = Q + A'$

где $\Delta U$ – изменение внутренней энергии, $\text{Q}$ – количество теплоты, переданное системе, а $A'$ – работа, совершённая над системой внешними силами. Альтернативная форма записи: $\Delta U = Q - A$, где $\text{A}$ – работа, совершенная самой системой над внешними телами.

Способ 1: Совершение механической работы

Внутренняя энергия системы изменяется, когда над ней совершается работа или когда система сама совершает работу.

Пример увеличения внутренней энергии: если внешние силы совершают над телом положительную работу (например, при сжатии газа в сосуде поршнем), его внутренняя энергия увеличивается. Это, как правило, приводит к росту температуры. Другой пример — нагревание ладоней при трении друг о друга; работа сил трения переходит во внутреннюю энергию.

Пример уменьшения внутренней энергии: если сама система совершает положительную работу над внешними телами (например, газ расширяется и толкает поршень), её внутренняя энергия уменьшается. В адиабатическом процессе (без теплообмена с окружающей средой) это приводит к охлаждению газа.

Ответ: Внутреннюю энергию можно изменить путем совершения механической работы над системой или самой системой.

Способ 2: Теплопередача (теплообмен)

Теплопередача — это процесс изменения внутренней энергии, который происходит без совершения работы, за счёт энергетического обмена с окружающими телами при наличии разности температур. Существует три вида теплопередачи:

Теплопроводность: Это передача теплоты при непосредственном контакте тел или частей одного тела, имеющих разную температуру. Энергия передается в результате соударений и взаимодействия частиц вещества (молекул, атомов, электронов). Пример: нагревание металлической ложки, опущенной в горячий чай.

Конвекция: Это перенос теплоты потоками жидкости или газа. Нагретые, менее плотные слои вещества поднимаются, а холодные, более плотные, опускаются, создавая циркуляционные потоки, которые переносят энергию. Пример: обогрев комнаты от радиатора отопления, кипение воды в чайнике.

Излучение: Это перенос энергии посредством электромагнитных волн (в основном, в инфракрасном диапазоне). Излучать энергию способны все нагретые тела. Этот вид теплопередачи не требует наличия материальной среды и может происходить в вакууме. Пример: тепло, которое мы ощущаем от Солнца, костра или раскаленной печи.

Ответ: Внутреннюю энергию можно изменить путем теплопередачи, которая осуществляется одним из трех способов: теплопроводностью, конвекцией или излучением.