Номер 1, страница 249 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Домашние экспериментальные задания - номер 1, страница 249.

Условие.

Задание 1

Изменение внутренней энергии тела в результате работы внешних сил

Цель: доказать, что при совершении работы над телом его внутренняя энергия увеличивается.

Порядок выполнения

1. Прижимая ластик к деревянной линейке, проведите им по линейке 10–15 раз. Прикоснувшись пальцем к линейке, определите, как изменилась температура её поверхности. Что можно сказать об изменении внутренней энергии линейки? Изменилась ли внутренняя энергия ластика?

2. Возьмите кусок металлической (медной, алюминиевой или железной) проволоки длиной около 20 см. Быстро согните и разогните проволоку несколько раз. Осторожно прикоснитесь пальцем к месту сгиба. Изменилась ли температура проволоки в месте сгиба? Изменилась ли её внутренняя энергия?

3. Напишите отчёт о проделанных опытах.

Решение.

1. При трении ластика о деревянную линейку совершается работа против силы трения. Эта работа, согласно закону сохранения энергии, преобразуется во внутреннюю энергию соприкасающихся тел. Прикоснувшись пальцем к линейке после трения, можно ощутить, что она стала теплее. Повышение температуры свидетельствует об увеличении средней кинетической энергии хаотического движения молекул вещества, а следовательно, и об увеличении внутренней энергии линейки. Так как в процессе трения участвуют два тела, ластик также нагревается, и его внутренняя энергия тоже увеличивается.

Ответ: Температура поверхности линейки увеличилась. Вследствие этого можно утверждать, что внутренняя энергия линейки увеличилась. Внутренняя энергия ластика также изменилась — она увеличилась.

2. При многократном и быстром сгибании и разгибании проволоки совершается механическая работа по её пластической деформации. Эта работа приводит к нарушению и перестройке кристаллической решетки металла, что сопровождается внутренним трением и выделением тепла. В результате место сгиба проволоки нагревается, что легко ощутить прикосновением. Увеличение температуры проволоки означает увеличение её внутренней энергии. Это явление описывается первым началом термодинамики, согласно которому изменение внутренней энергии системы $ΔU$ равно сумме работы $\text{A}$, совершенной над системой внешними силами, и количества теплоты $\text{Q}$, переданного системе: $ΔU = A + Q$. В данном опыте работа $\text{A}$ совершается над проволокой, что и приводит к росту её внутренней энергии $ΔU$.

Ответ: Да, температура проволоки в месте сгиба изменилась (увеличилась). Да, её внутренняя энергия увеличилась.

3. Отчёт о проделанных опытах

Цель работы: экспериментально доказать, что при совершении работы над телом его внутренняя энергия увеличивается.

Оборудование: деревянная линейка, ластик, отрезок металлической проволоки.

Ход работы и наблюдения:
1. Опыт с трением. Ластик прижимался к деревянной линейке, после чего им совершалось 10–15 быстрых движений вдоль поверхности линейки. Тактильные ощущения (прикосновение пальцем) показали, что поверхность линейки в месте трения нагрелась.
2. Опыт с деформацией. Отрезок металлической проволоки несколько раз был быстро согнут и разогнут в одном и том же месте. Прикосновение к месту сгиба показало, что проволока в этой области стала заметно теплее.

Анализ результатов и вывод:
В обоих проведённых опытах над телами (линейкой, ластиком, проволокой) совершалась механическая работа: в первом случае — работа против силы трения, во втором — работа по деформации. Результатом совершения работы стало повышение температуры тел, что является прямым свидетельством увеличения их внутренней энергии. Таким образом, эксперименты подтверждают, что механическая работа, совершаемая внешними силами над телом, может переходить в его внутреннюю энергию. Цель работы достигнута.

Ответ: Отчёт о проделанных опытах, доказывающий увеличение внутренней энергии тела в результате совершения над ним работы, представлен выше.