Номер 1, страница 31 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-26. КПД теплового двигателя. Вариант 1 - номер 1, страница 31.

Условие.

1. За счёт какой энергии рабочее тело теплового двигателя совершает работу?

Решение.

1. За счёт какой энергии рабочее тело теплового двигателя совершает работу?

Решение
Тепловой двигатель — это устройство, которое преобразует тепловую энергию в механическую работу. Работа в тепловом двигателе совершается рабочим телом (обычно это газ или пар) при его расширении.
Рассмотрим этот процесс с точки зрения первого закона термодинамики. Он гласит, что изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно разности между количеством теплоты ($\text{Q}$), переданным системе, и работой ($\text{A}$), совершённой системой над внешними телами:
$ \Delta U = Q - A $
Отсюда работа, совершаемая системой (рабочим телом), может быть выражена как:
$ A = Q - \Delta U $
Принцип работы теплового двигателя основан на циклических процессах. Во время такта рабочего хода рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты ($Q_{нагр}$). Эта теплота идёт на увеличение его внутренней энергии. Затем рабочее тело расширяется, толкая поршень или вращая лопатки турбины, и совершает механическую работу. В процессе расширения и совершения работы внутренняя энергия рабочего тела уменьшается.
Таким образом, рабочее тело совершает работу непосредственно за счёт своей внутренней энергии. Внутренняя энергия газа (рабочего тела) — это сумма кинетической энергии хаотического движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. При расширении молекулы газа сталкиваются с поршнем и передают ему часть своей кинетической энергии, тем самым совершая работу. В результате средняя кинетическая энергия молекул, а следовательно, и внутренняя энергия газа, уменьшается.
Чтобы двигатель мог работать циклически, внутренняя энергия рабочего тела должна периодически восстанавливаться за счёт подвода теплоты от внешнего источника (нагревателя).
Следовательно, хотя конечным источником энергии для работы двигателя является теплота, получаемая от нагревателя (например, при сгорании топлива), непосредственное совершение работы происходит за счёт уменьшения внутренней энергии самого рабочего тела.
Ответ: Рабочее тело теплового двигателя совершает работу за счёт своей внутренней энергии.