Номер 26, страница 6 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия и способы её изменения - номер 26, страница 6.

Условие.

26. Стальное сверло нагревается и во время работы, и в случае, если его помещают в пламя горелки. Можно ли утверждать, что в обоих случаях внутренняя энергия сверла увеличивается?

Решение.

Решение

Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения составляющих его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимного расположения и взаимодействия. Для твёрдых тел, к которым относится стальное сверло, повышение температуры является прямым показателем увеличения средней кинетической энергии движения частиц, и, следовательно, увеличения внутренней энергии всего тела.

Рассмотрим оба указанных в задаче процесса:

1. Когда сверло нагревается во время работы, происходит преобразование механической энергии в тепловую. Силы трения между вращающимся сверлом и материалом совершают работу. Эта работа приводит к увеличению внутренней энергии как сверла, так и материала, что проявляется в их нагреве. Следовательно, внутренняя энергия сверла увеличивается за счёт совершения над ним работы.

2. Когда сверло помещают в пламя горелки, происходит процесс теплопередачи. Более горячее пламя передает энергию (количество теплоты) более холодному сверлу. В результате этого процесса температура сверла повышается. Следовательно, внутренняя энергия сверла увеличивается за счёт получения им количества теплоты.

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($\text{Q}$), и работы, совершённой над системой ($\text{A}$): $\Delta U = Q + A$. В первом случае увеличение внутренней энергии происходит в основном за счёт работы ($A>0$), а во втором — за счёт теплопередачи ($Q>0$).

Таким образом, несмотря на то что физические механизмы увеличения внутренней энергии в двух случаях различны, итоговый результат одинаков: температура сверла растет, а значит, его внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Да, можно утверждать, что в обоих случаях внутренняя энергия сверла увеличивается, так как в обоих случаях происходит его нагревание (повышение температуры), что является прямым следствием увеличения внутренней энергии.