Номер 3, страница 8 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-5. Внутренняя энергия. Вариант 1 - номер 3, страница 8.

Условие.

3. Во время соревнований штангист поднял штангу массой 150 кг. Изменилась ли при этом внутренняя энергия штанги?

Решение.

Решение:

Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического теплового движения составляющих его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия. Внутренняя энергия зависит от температуры тела и его агрегатного состояния, но не зависит от его механического движения как единого целого или от его положения во внешних полях (например, в поле тяготения).

Когда штангист поднимает штангу, он совершает механическую работу. Эта работа в основном идет на увеличение механической энергии штанги, а именно её потенциальной энергии, которая рассчитывается по формуле $E_п = mgh$, где $\text{m}$ — масса тела, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{h}$ — высота подъёма. Это изменение не относится к внутренней энергии.

Однако внутренняя энергия штанги в этом процессе также изменяется, хотя и незначительно. Можно выделить несколько факторов, влияющих на это:

1. Теплообмен. Как правило, температура рук спортсмена выше температуры штанги. При контакте происходит теплопередача от рук к грифу, что приводит к небольшому нагреву штанги. Увеличение температуры означает увеличение кинетической энергии частиц, а следовательно, и увеличение внутренней энергии.

2. Деформация. Под действием собственного веса и веса дисков гриф штанги немного изгибается. Эта упругая деформация приводит к изменению расстояния между атомами в кристаллической решётке металла, что увеличивает потенциальную энергию их взаимодействия. Это увеличение также является частью изменения внутренней энергии.

3. Трение. При хвате грифа и во время подъёма между руками и поверхностью штанги действует сила трения. Работа этой силы преобразуется в теплоту, которая нагревает и руки, и штангу, что также ведёт к росту её внутренней энергии.

Таким образом, несмотря на то, что основное изменение энергии при подъёме штанги — это изменение её механической потенциальной энергии, её внутренняя энергия также претерпевает изменения.

Ответ: Да, внутренняя энергия штанги изменилась. Она незначительно увеличилась за счёт теплопередачи от рук спортсмена, работы сил трения и упругой деформации самой штанги.