Вариант 8, страница 64 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-1. Внутренняя энергия - страница 64.

Условие.

Вариант 8

1. Почему для изготовления покрышек автомобильных колёс используется специальная резина, не размягчающаяся и не теряющая прочности даже при температуре $100°C$ и выше?

2. Почему коньки плохо скользят по льду в сильный мороз?

3. Часть энергии мотора автомобиля расходуется на преодоление сопротивления воздуха. В какой вид энергии она при этом превращается?

Решение.

1. При движении автомобиля его покрышки сильно нагреваются из-за трения о дорожное покрытие, а также из-за внутреннего трения в материале самой покрышки, которая постоянно деформируется при вращении. При интенсивном движении или торможении температура может легко превысить 100 °C. Обычная резина при такой температуре размягчилась бы и потеряла прочность, что привело бы к ее быстрому разрушению и создало бы аварийную ситуацию. Поэтому для автомобильных покрышек используется специальная термостойкая резина. В процессе вулканизации и с добавлением специальных наполнителей (например, технического углерода) в ней создается прочная пространственная структура. Эта структура позволяет резине сохранять свои механические свойства — прочность, эластичность, износостойкость — в широком диапазоне температур, обеспечивая безопасность движения.

Ответ: Автомобильные покрышки при движении сильно нагреваются из-за трения. Чтобы они не размягчались и не разрушались при высоких температурах, для их изготовления используется специальная термостойкая резина, сохраняющая свои свойства при нагреве.

2. Хорошее скольжение коньков по льду обеспечивается тонким слоем жидкой воды между лезвием и льдом, который действует как смазка, значительно уменьшая трение. Этот слой образуется в основном за счет двух эффектов: плавления льда под высоким давлением лезвия и нагрева от трения при скольжении. В сильный мороз, при очень низких температурах, эти механизмы перестают эффективно работать. Давления, создаваемого конькобежцем, уже недостаточно, чтобы растопить очень холодный лед. Тепла, выделяющегося от трения, также не хватает, а та вода, что может образоваться, мгновенно замерзает обратно. Без смазывающего слоя жидкой воды лезвие скользит по твердому, сухому льду. Трение при этом значительно возрастает, и скольжение ухудшается.

Ответ: В сильный мороз давление конька и тепло от трения недостаточны для образования устойчивого слоя жидкой воды под лезвием, который служит смазкой. Без этой водяной прослойки трение между коньком и льдом значительно возрастает, что и приводит к плохому скольжению.

3. Механическая энергия, которую двигатель автомобиля тратит на преодоление сопротивления воздуха, передается частицам этого воздуха. Автомобиль приводит воздух в движение, создавая потоки и турбулентные вихри, то есть сообщает воздуху кинетическую энергию. Далее, из-за вязкости воздуха (внутреннего трения в газе) это упорядоченное движение воздушных масс быстро превращается в хаотическое, тепловое движение отдельных молекул. Такое хаотическое движение молекул и есть внутренняя энергия вещества. Таким образом, работа по преодолению сопротивления воздуха в конечном итоге переходит во внутреннюю энергию окружающего воздуха, то есть рассеивается в виде тепла. Незначительная часть энергии также превращается в энергию звуковых волн (шум).

Ответ: Энергия, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха, превращается во внутреннюю энергию окружающего воздуха (в тепло) и частично в энергию звуковых волн.