Номер 1, страница 24 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 6. Внутренняя энергия. Работа и изменение внутренней энергии. Задания и упражнения - номер 1, страница 24.

Условие.

1. Внутренняя энергия термодинамической системы, состоящей из воздушного огнива, кусочка ваты и паров жидкости, увеличилась на 10 мДж (см. рис. 21). Чему равна работа внешних сил, если термодинамическая система не получала энергии извне и не отдавала её?

Рис. 21

Решение.

1. Дано:

Изменение внутренней энергии: $\Delta U = 10 \text{ мДж}$
Количество теплоты: $Q = 0$ (система не получала и не отдавала энергию).

Перевод в систему СИ:
$\Delta U = 10 \text{ мДж} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ Дж} = 0.01 \text{ Дж}$

Найти:

Работу внешних сил $A'$.

Решение:

Для решения данной задачи применяется первый закон термодинамики. Согласно этому закону, изменение внутренней энергии термодинамической системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты ($\text{Q}$), переданного системе, и работы ($A'$), совершённой над системой внешними силами.

Формула первого закона термодинамики имеет вид:
$\Delta U = Q + A'$

Из условия задачи известно, что термодинамическая система является изолированной в плане теплообмена, то есть она не получала энергию (теплоту) извне и не отдавала её. Такой процесс называется адиабатным. В адиабатном процессе количество переданной теплоты $\text{Q}$ равно нулю.

$Q = 0$

Подставим это значение в уравнение первого закона термодинамики:

$\Delta U = 0 + A'$

Из этого следует, что всё изменение внутренней энергии системы происходит за счёт работы, совершённой над ней внешними силами:

$A' = \Delta U$

Внутренняя энергия системы увеличилась на 10 мДж, значит $\Delta U = 10 \text{ мДж}$. Следовательно, работа внешних сил равна:

$A' = 10 \text{ мДж}$

На рисунке 21 изображен опыт с "воздушным огнивом", который иллюстрирует адиабатное сжатие. При резком нажатии на поршень совершается работа внешних сил над газом, которая приводит к значительному увеличению его внутренней энергии и, как следствие, температуры, что и вызывает воспламенение ваты.

Ответ: работа внешних сил равна 10 мДж.