Номер 4, страница 62 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

4. Почему работа и количество теплоты являются мерой изменения внутренней энергии?

4. Почему работа и количество теплоты являются мерой изменения внутренней энергии?

Работа ($A$) и количество теплоты ($Q$) являются мерой изменения внутренней энергии ($ \Delta U $) потому, что они представляют собой два единственных способа передачи энергии в термодинамической системе, что и постулируется первым законом термодинамики.

1. Определение понятий:

- Внутренняя энергия ($U$) – это функция состояния системы, то есть она зависит только от текущих параметров системы (температуры, давления, объема), а не от пути, по которому система пришла в это состояние. Она представляет собой сумму кинетической энергии хаотического движения частиц системы и потенциальной энергии их взаимодействия.

- Количество теплоты ($Q$) и работа ($A$) – это не функции состояния, а функции процесса. Они характеризуют процесс передачи энергии между системой и окружающей средой. Теплота — это передача энергии на микроскопическом уровне за счет разницы температур. Работа — это передача энергии на макроскопическом уровне при перемещении тел под действием сил (например, при расширении или сжатии газа).

2. Связь через первый закон термодинамики:

Первый закон термодинамики в форме $ \Delta U = Q - A $ (где $A$ - работа, совершенная системой) или $ \Delta U = Q + A' $ (где $A'$ - работа, совершенная над системой) как раз и устанавливает количественную связь между этими величинами.

Этот закон является обобщением опытных фактов и говорит о том, что изменить внутреннюю энергию тела (системы) можно только двумя способами:
- Совершив над ним работу (или позволив ему совершить работу).
- Передав ему некоторое количество теплоты (или отобрав тепло).

Таким образом, работа и количество теплоты не являются "формами" энергии, которыми "обладает" тело, как внутренняя энергия. Они являются именно "мерами" или "количествами" энергии, переданной в процессе. Изменение внутренней энергии системы в точности равно алгебраической сумме энергии, полученной или отданной в форме теплоты, и энергии, полученной или отданной в форме работы. Поэтому они и служат мерой этого изменения.

Ответ: Работа и количество теплоты являются мерой изменения внутренней энергии, поскольку, согласно первому закону термодинамики ($ \Delta U = Q - A $), это единственные два способа передачи энергии, которые приводят к изменению внутренней энергии системы. Изменение внутренней энергии равно суммарной энергии, переданной системе посредством теплообмена и совершения работы.