Номер 2, страница 82 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Можно ли механическую энергию полностью превратить во внутреннюю?

2. Да, механическую энергию можно полностью превратить во внутреннюю. Этот процесс наблюдается в системах, где действуют диссипативные силы, такие как сила трения или сила сопротивления среды. Вся работа этих сил приводит к увеличению внутренней энергии взаимодействующих тел, что обычно проявляется в их нагревании.

Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих этот процесс:

1. Торможение за счет трения. Представим, что тело, например, брусок, скользит по горизонтальной поверхности и в итоге останавливается под действием силы трения. В начальный момент времени брусок обладал кинетической энергией $E_к = \frac{mv^2}{2}$. Когда брусок остановился, его скорость стала равна нулю, и, следовательно, его кинетическая энергия также стала равна нулю. Согласно закону сохранения энергии, механическая энергия не исчезла, а преобразовалась. Работа, совершенная силой трения, полностью перешла во внутреннюю энергию бруска и поверхности. Изменение внутренней энергии системы $\Delta U$ равно по модулю начальной кинетической энергии: $\Delta U = E_к$. Таким образом, вся механическая энергия тела полностью превратилась во внутреннюю.

2. Абсолютно неупругий удар. Если тело падает с некоторой высоты $h$ на абсолютно мягкую поверхность (например, в песок) и не отскакивает, то происходит абсолютно неупругий удар. Изначально тело обладало потенциальной энергией $E_п = mgh$. Непосредственно перед ударом вся потенциальная энергия переходит в кинетическую. В момент удара эта кинетическая энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию тела и поверхности (они нагреваются), а также в энергию деформации и звука. Если пренебречь потерями на излучение звука, можно считать, что вся начальная механическая энергия полностью перешла во внутреннюю.

3. Опыт Джоуля. В классическом эксперименте Джеймса Джоуля по установлению механического эквивалента теплоты, опускающиеся грузы (обладающие механической энергией) вращали лопасти, погруженные в воду в калориметре. За счет вязкого трения лопастей о воду совершалась механическая работа, которая приводила к нагреванию воды. Вся механическая работа $A$, совершенная лопастями, полностью переходила в изменение внутренней энергии $\Delta U$ воды: $A = \Delta U$. Этот опыт наглядно демонстрирует стопроцентное превращение механической работы во внутреннюю энергию.

Таким образом, процесс полного преобразования механической энергии во внутреннюю является фундаментальным и широко распространенным явлением. Стоит отметить, что обратный процесс — полное превращение внутренней энергии в механическую работу — невозможен согласно второму началу термодинамики.

Ответ: Да, механическую энергию можно полностью превратить во внутреннюю. Классическим примером является остановка движущегося тела под действием силы трения, когда вся его кинетическая энергия переходит во внутреннюю энергию (тепло).