Номер 40, страница 9 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия и способы её изменения - номер 40, страница 9.

Условие.

► 40. Проведите исследование изменения внутренней энергии тел при совершении работы. Для этого используйте кусочек алюминиевой фольги и полоску картона. Выполните следующую последовательность действий.

Рис. 4

1) Прижмите фольгу к картону, как показано на рисунке 4, и убедитесь, что для перемещения фольги по поверхности картона нужно приложить силу, а значит, совершить работу.

2) Потрите фольгу о картон, сделав 10 движений вперёд-назад.

3) Ответьте на следующие вопросы.

а) Как изменилась температура фольги и картона после совершения работы?

б) Каким способом изменялась внутренняя энергия этих тел в проделанном опыте?

в) Как изменилась внутренняя энергия фольги после совершения работы?

4) Потрите фольгу о картон, сделав 20 движений. Как зависит изменение внутренней энергии фольги от значения совершённой работы? Изменяется ли при этом внутренняя энергия картона?

Решение.

а) При трении фольги о картон совершается работа против силы трения. В соответствии с законом сохранения энергии, механическая работа, совершаемая внешней силой, преобразуется во внутреннюю энергию трущихся тел (фольги и картона). Увеличение внутренней энергии макроскопически проявляется в повышении температуры. Следовательно, температура и фольги, и картона после совершения работы повысилась.

Ответ: Температура фольги и картона увеличилась.

б) Внутренняя энергия тела может быть изменена двумя способами: путём совершения работы и путём теплопередачи. В описанном опыте изменение внутренней энергии фольги и картона произошло за счёт совершения механической работы против силы трения. Внешняя сила (сила руки) совершает работу, которая приводит к увеличению кинетической энергии хаотического движения частиц, из которых состоят тела, то есть к увеличению их внутренней энергии.

Ответ: Внутренняя энергия этих тел изменялась способом совершения над ними механической работы.

в) Так как над фольгой в процессе трения о картон была совершена работа, её внутренняя энергия увеличилась. Это подтверждается экспериментально наблюдаемым повышением её температуры.

Ответ: Внутренняя энергия фольги после совершения работы увеличилась.

4) Изменение внутренней энергии тела $\Delta U$ равно совершённой над ним работе $\text{A}$, то есть $\Delta U = A$. Работа, совершаемая против постоянной силы трения $F_{тр}$ на пути $\text{S}$, вычисляется по формуле $A = F_{тр} \cdot S$. Когда мы увеличиваем количество движений с 10 до 20, мы удваиваем пройденный путь $\text{S}$. Следовательно, совершённая работа $\text{A}$ также удваивается. Это означает, что изменение внутренней энергии $\Delta U$ также увеличится в два раза. Таким образом, изменение внутренней энергии фольги находится в прямой пропорциональной зависимости от значения совершённой работы.

В процессе трения работа совершается над обоими телами, и они оба нагреваются. Поэтому внутренняя энергия картона также изменяется (увеличивается) вместе с внутренней энергией фольги. Чем больше совершённая работа, тем больше увеличивается внутренняя энергия и картона тоже.

Ответ: Изменение внутренней энергии фольги прямо пропорционально значению совершённой работы. Внутренняя энергия картона при этом также изменяется (увеличивается).