Номер 3, страница 18 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

3. Как можно установить, что внутренняя энергия тела изменилась?

3. Как можно установить, что внутренняя энергия тела изменилась?

Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Напрямую измерить внутреннюю энергию макроскопического тела невозможно. Однако об изменении внутренней энергии ($ \Delta U $) можно судить по изменению других, измеряемых физических величин и наблюдаемым явлениям. Согласно первому началу термодинамики, внутренняя энергия системы изменяется за счет теплообмена с окружающей средой ($ Q $) и совершения работы ($ A $) над системой: $ \Delta U = Q + A $.

Установить, что внутренняя энергия тела изменилась, можно по следующим основным признакам:

1. Изменение температуры тела. Температура является мерой средней кинетической энергии частиц тела. Поэтому, если температура тела повышается, это означает, что средняя кинетическая энергия его частиц возросла, а следовательно, увеличилась и внутренняя энергия. И наоборот, при понижении температуры внутренняя энергия уменьшается. Например, это происходит при нагревании воды на плите или при охлаждении чая.

2. Изменение агрегатного состояния вещества. Процессы плавления, кипения, кристаллизации или конденсации происходят при постоянной температуре, но сопровождаются изменением внутренней энергии. Например, для того чтобы расплавить лед, ему необходимо сообщить энергию (теплоту плавления). Эта энергия идет не на увеличение скорости движения молекул (температура не меняется), а на разрушение кристаллической решетки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Таким образом, внутренняя энергия воды при $ 0^\circ C $ больше внутренней энергии льда той же массы при той же температуре.

3. Совершение механической работы над телом или телом. Если над телом совершается работа, его внутренняя энергия может увеличиться. Например, если быстро сгибать и разгибать проволоку, она нагреется — работа по деформации перешла во внутреннюю энергию. При сжатии газа его внутренняя энергия и температура растут. Если же работа совершается самим телом (например, газ расширяется и толкает поршень), его внутренняя энергия уменьшается, что приводит к охлаждению (при отсутствии теплообмена).

4. Протекание химической реакции. В ходе химических реакций происходит перестройка молекул, что связано с разрывом одних химических связей и образованием других. Это приводит к изменению суммарной потенциальной энергии взаимодействия атомов, то есть к изменению внутренней энергии системы. Если реакция экзотермическая (с выделением тепла), внутренняя энергия продуктов реакции меньше, чем у реагентов. Если эндотермическая (с поглощением тепла) — больше.

Ответ: Об изменении внутренней энергии тела можно судить по косвенным признакам: изменению его температуры, изменению агрегатного состояния (плавление, кипение и т.д.), совершению работы над телом или самим телом (например, при сжатии газа или пластической деформации), а также по протеканию в нем химических реакций.