Номер 1, страница 10 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Что называют внутренней энергией тела?

1. Внутренняя энергия макроскопического тела (или термодинамической системы) – это фундаментальное понятие в термодинамике, которое представляет собой полную энергию этого тела за вычетом его кинетической энергии как целого и потенциальной энергии во внешних полях.

Внутренняя энергия складывается из нескольких компонентов:

• Кинетическая энергия хаотического (теплового) движения частиц. Все частицы, из которых состоит тело (атомы, молекулы, ионы), находятся в непрерывном беспорядочном движении. Эта энергия напрямую зависит от температуры тела: чем выше температура, тем больше средняя скорость движения частиц и, следовательно, выше их кинетическая энергия.
• Потенциальная энергия взаимодействия частиц. Частицы в веществе взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания. Эта энергия взаимодействия и составляет потенциальную часть внутренней энергии. В газах, особенно в разреженных (модель идеального газа), этим компонентом часто пренебрегают, так как частицы находятся далеко друг от друга. В жидкостях и твердых телах вклад потенциальной энергии существенен.
• Также во внутреннюю энергию включают и другие виды энергии, такие как внутриатомная и внутриядерная энергия. Однако в курсе школьной физики и классической термодинамики под внутренней энергией обычно понимают только сумму кинетической и потенциальной энергий молекул.

Важно отметить, что внутренняя энергия не включает в себя механическую энергию тела. Например, если поднять камень над землей, его потенциальная энергия в поле тяготения Земли увеличится, но его внутренняя энергия не изменится. Аналогично, если бросить камень, его кинетическая энергия как целого возрастет, но внутренняя энергия останется прежней (если пренебречь сопротивлением воздуха).

Внутренняя энергия является функцией состояния системы, то есть она определяется только текущими макроскопическими параметрами (такими как температура, давление, объем), а не тем, каким путем система пришла в это состояние.

Для идеального одноатомного газа внутренняя энергия зависит только от температуры и вычисляется по формуле:

$U = \frac{3}{2}\nu RT = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$

где $U$ – внутренняя энергия, $\nu$ – количество вещества, $R$ – универсальная газовая постоянная, а $T$ – абсолютная температура.

Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами:

1. Совершением работы над телом или самим телом.
2. Теплопередачей (теплопроводность, конвекция, излучение).

Это соотношение выражается первым началом термодинамики: $\Delta U = Q + A$, где $\Delta U$ – изменение внутренней энергии, $Q$ – количество теплоты, переданное системе, и $A$ – работа, совершенная над системой внешними силами.

Ответ: Внутренней энергией тела называют сумму кинетической энергии хаотического движения всех частиц (молекул, атомов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.