Номер 28, страница 7 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия и способы её изменения - номер 28, страница 7.

Условие.

28. Происходит ли изменение внутренней энергии следующих тел:

а) тормозных колодок при трении об обод колеса;

б) детали при нагревании её в термической печи;

в) метеорита при вхождении в толстые слои атмосферы?

Решение.

Внутренняя энергия тела ($\text{U}$) — это сумма кинетической энергии хаотического движения всех его молекул (или атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершением работы ($\text{A}$) над телом или сообщением ему некоторого количества теплоты ($\text{Q}$). Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии $\Delta U$ равно сумме работы, совершенной над телом, и количества теплоты, переданного ему: $\Delta U = A + Q$. Проанализируем каждый из представленных случаев.

а) тормозных колодок при трении об обод колеса

При торможении колодки прижимаются к ободу колеса, и возникает сила трения. За счет этой силы совершается работа, которая приводит к преобразованию механической энергии движущегося колеса во внутреннюю энергию колодок и обода. В результате этого процесса оба тела нагреваются. Нагревание означает увеличение средней кинетической энергии хаотического движения частиц вещества, из которого состоят колодки. Следовательно, их внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Да, происходит. Внутренняя энергия тормозных колодок увеличивается в результате совершения работы силой трения.

б) детали при нагревании её в термической печи

В термической печи деталь находится в среде с более высокой температурой. Вследствие этого происходит процесс теплопередачи (теплообмена): деталь получает от окружающей среды некоторое количество теплоты ($Q > 0$). Полученная энергия идет на увеличение средней кинетической энергии частиц детали, что проявляется в повышении ее температуры. Таким образом, внутренняя энергия детали возрастает.

Ответ: Да, происходит. Внутренняя энергия детали увеличивается за счет получения количества теплоты в процессе теплопередачи.

в) метеорита при вхождении в толстые слои атмосферы

Метеорит входит в атмосферу Земли с очень большой скоростью. Плотные слои атмосферы оказывают сильное сопротивление его движению. Силы сопротивления воздуха (трение) совершают отрицательную работу над метеоритом, в результате чего его огромная кинетическая энергия превращается во внутреннюю энергию самого метеорита и окружающего его воздуха. Это приводит к сильному нагреву и раскаливанию метеорита. Повышение температуры свидетельствует об увеличении его внутренней энергии.

Ответ: Да, происходит. Внутренняя энергия метеорита значительно увеличивается за счет совершения работы силами сопротивления воздуха.