Номер 5, страница 10 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

5. Приведите примеры перехода механической энергии тела в его внутреннюю энергию.

5. Приведите примеры перехода механической энергии тела в его внутреннюю энергию.

Переход механической энергии (суммы кинетической и потенциальной энергии) во внутреннюю энергию (энергию теплового движения и взаимодействия частиц) происходит в процессах, где действуют силы трения или происходят неупругие деформации. В этих случаях часть или вся механическая энергия системы не сохраняется, а диссипирует, то есть рассеивается, превращаясь в тепло. Вот несколько наглядных примеров:

• Трение. Когда автомобиль тормозит, его кинетическая энергия движения уменьшается. За счет силы трения между тормозными колодками и дисками эта механическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию колодок и дисков. В результате они сильно нагреваются. Другой простой пример — если потереть ладони друг о друга, мы совершаем работу против сил трения, и кинетическая энергия движения рук переходит во внутреннюю энергию кожи, отчего ладони становятся теплыми.

• Падение тела с сопротивлением воздуха. Метеорит, входящий в атмосферу Земли, обладает огромной механической (кинетической и потенциальной) энергией. При движении в плотных слоях атмосферы возникает огромная сила сопротивления воздуха (трение). Работа этой силы приводит к превращению механической энергии метеорита во внутреннюю энергию самого тела и окружающего его воздуха. Это вызывает их разогрев до тысяч градусов, из-за чего метеориты сгорают, оставляя яркий след.

• Неупругий удар. Если уронить на пол свинцовый или пластилиновый шарик, он почти не отскочит. Это означает, что его механическая энергия, которой он обладал перед ударом, практически полностью перешла в другие виды. Основная часть энергии превращается во внутреннюю энергию шарика и пола (они слегка нагреваются), а также расходуется на необратимую деформацию шарика.

• Работа с инструментами. При забивании гвоздя молотком кинетическая энергия молотка переходит во внутреннюю энергию гвоздя и доски, которые в результате нагреваются. Аналогично, при сверлении или резке материалов механическая работа превращается в тепло из-за трения и деформации.

Ответ: Примерами перехода механической энергии во внутреннюю являются: нагрев тормозных колодок автомобиля при торможении; сгорание метеорита в атмосфере; нагрев и деформация пластилинового шарика при ударе о поверхность; нагревание гвоздя при забивании его молотком.

6. От чего зависит внутренняя энергия тела?

Внутренняя энергия тела — это физическая величина, равная сумме кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц тела (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Она зависит от нескольких ключевых параметров:

1. От температуры. Температура является мерой средней кинетической энергии частиц вещества. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся его частицы, и, следовательно, тем больше их суммарная кинетическая энергия. Таким образом, внутренняя энергия тела напрямую возрастает с увеличением его температуры. Для идеального одноатомного газа эта зависимость выражается формулой $U = \frac{3}{2}\nu RT$, где $T$ — абсолютная температура.

2. От агрегатного состояния вещества. При одной и той же температуре внутренняя энергия одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях различна. Например, внутренняя энергия килограмма водяного пара при 100°C значительно больше внутренней энергии килограмма жидкой воды при той же температуре. Это объясняется тем, что для испарения воды требуется затратить энергию (теплоту парообразования), которая идет на разрыв межмолекулярных связей и увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Таким образом, внутренняя энергия зависит от взаимного расположения частиц и сил взаимодействия между ними, которые кардинально меняются при переходе из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное.

3. От массы тела (количества вещества). При одинаковых условиях (температура, агрегатное состояние) внутренняя энергия тела прямо пропорциональна его массе. Чем больше масса, тем больше в теле частиц, и тем больше суммарная энергия их движения и взаимодействия. Например, внутренняя энергия двух литров воды при 20°C вдвое больше, чем у одного литра воды при той же температуре.

Ответ: Внутренняя энергия тела зависит от его температуры, агрегатного состояния и массы (количества вещества).