Опыт 3, страница 17 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Опыт 3. Возьмите толстую алюминиевую или медную проволоку и быстрыми движениями изгибайте ее в одном месте. Через некоторое время место изгиба нагреется.

Опыт 3.

В описанном опыте наблюдается преобразование одного вида энергии в другой, а именно — механической энергии во внутреннюю (тепловую). Это явление можно объяснить на основе законов физики.

1. Совершение механической работы

Когда вы сгибаете проволоку, вы прилагаете к ней силу и вызываете ее перемещение (деформацию). Произведение силы на перемещение есть механическая работа. Таким образом, при изгибании проволоки вы совершаете над ней механическую работу, передавая ей энергию.

2. Пластическая деформация и внутреннее трение

При многократных изгибах деформация проволоки перестает быть упругой (когда тело возвращается в исходную форму) и становится пластической (необратимой). На микроуровне металл имеет кристаллическую структуру. Пластическая деформация вызывает смещение и трение слоев кристаллической решетки друг относительно друга. Этот процесс можно рассматривать как "внутреннее трение" в материале.

3. Закон сохранения и превращения энергии

Согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии ($ΔU$) тела равно сумме совершенной над ним работы ($A$) и полученного им количества теплоты ($Q$): $ΔU = A + Q$. В нашем случае работа $A$ совершается над проволокой, и она положительна. Эта работа идет на преодоление сил внутреннего трения в материале. В результате механическая энергия переходит во внутреннюю энергию проволоки.

4. Повышение температуры

Внутренняя энергия вещества связана со скоростью движения и характером взаимодействия его частиц (атомов, молекул). Увеличение внутренней энергии приводит к увеличению средней кинетической энергии хаотического движения частиц вещества. Макроскопическим проявлением увеличения средней кинетической энергии частиц является повышение температуры тела. Поэтому место изгиба, где была совершена основная работа, нагревается.

Ответ: Место изгиба проволоки нагревается, потому что совершаемая над ней механическая работа по пластической деформации преобразуется во внутреннюю энергию проволоки за счет сил внутреннего трения в материале. Увеличение внутренней энергии проявляется как повышение температуры.