Номер 4, страница 14 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Что происходит со спичкой при трении её о коробок? Меняется ли при этом её внутренняя энергия? Ответ обоснуйте.

Решение

При трении спички о специальную поверхность коробка (тёрку) совершается механическая работа против силы трения. Согласно закону сохранения энергии, механическая энергия, затраченная на преодоление трения, не исчезает, а преобразуется в другие виды энергии. В данном случае она переходит преимущественно во внутреннюю энергию головки спички и тёрки коробка.

Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Увеличение внутренней энергии приводит к повышению температуры. Когда температура головки спички достигает определённого значения (температуры воспламенения), химические вещества в её составе (например, бертолетова соль и сера) вступают в реакцию горения, и спичка зажигается.

Таким образом, внутренняя энергия спички изменяется – она увеличивается. Это происходит за счёт совершения механической работы. Изменение внутренней энергии ($\Delta U$) в общем случае описывается первым началом термодинамики: $\Delta U = Q + A'$, где $Q$ — количество теплоты, переданное телу, а $A'$ — работа, совершённая над телом. В нашем случае работа силы трения, совершаемая над спичкой, положительна ($A' > 0$), что и приводит к росту её внутренней энергии $\Delta U$.

Ответ: При трении о коробок спичка нагревается и воспламеняется. Её внутренняя энергия увеличивается. Это происходит потому, что механическая работа, совершаемая против силы трения, преобразуется во внутреннюю энергию, что приводит к повышению температуры головки спички до температуры воспламенения.