Номер 4, страница 23 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

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

4. Переход механической энергии во внутреннюю происходит, когда над телом или его частями совершается работа силами трения или силами неупругой деформации. Механическая энергия (кинетическая и/или потенциальная) при этом не сохраняется, а "диссипирует", то есть превращается в теплоту, что эквивалентно увеличению внутренней энергии тела. Внутренняя энергия, в свою очередь, представляет собой сумму кинетических энергий хаотического движения частиц (атомов, молекул) тела и потенциальных энергий их взаимодействия. Увеличение внутренней энергии проявляется, как правило, в нагревании тела.

Примеры:
1. Трение. Если потереть ладони друг о друга, они нагреются. Кинетическая энергия движения ладоней (механическая энергия) за счет работы силы трения переходит во внутреннюю энергию кожи ладоней, увеличивая их температуру. То же самое происходит при торможении автомобиля: кинетическая энергия автомобиля переходит во внутреннюю энергию тормозных колодок и дисков, вызывая их сильный разогрев.
2. Падение тела с высоты. Метеорит, входя в атмосферу Земли, обладает огромной кинетической энергией. За счет трения о воздух эта энергия преобразуется во внутреннюю энергию метеорита и окружающего воздуха, что приводит к их разогреву до тысяч градусов и свечению. Аналогично, камень, упавший на землю, в момент удара теряет свою механическую энергию, которая переходит во внутреннюю энергию камня и грунта в месте падения (они незначительно нагреваются) и в энергию звуковых волн.
3. Неупругая деформация. Если ударить молотком по куску свинца, то свинец деформируется и нагреется. Кинетическая энергия молотка совершает работу по деформации свинца, и эта работа переходит во внутреннюю энергию свинца.
4. Перемешивание жидкости. При интенсивном перемешивании вязкой жидкости (например, меда) ложкой, механическая работа, затрачиваемая на преодоление сил внутреннего трения в жидкости, приводит к её незначительному нагреванию, то есть к увеличению её внутренней энергии.

Ответ: Примеры перехода механической энергии во внутреннюю: нагревание тормозных колодок при торможении автомобиля, нагревание ладоней при трении их друг о друга, разогрев и сгорание метеорита в атмосфере, нагревание гвоздя при забивании его молотком.

5. Внутренняя энергия тела ($U$) — это фундаментальная термодинамическая величина, которая определяется состоянием самого тела, а не его положением или движением в пространстве как целого. Она складывается из суммы кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех его микрочастиц (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Внутренняя энергия зависит от нескольких ключевых факторов:
1. Температура. Это основной фактор. С повышением температуры средняя скорость хаотического движения частиц тела увеличивается, а значит, растет и их суммарная кинетическая энергия. Следовательно, внутренняя энергия тела увеличивается. Для идеального одноатомного газа, например, внутренняя энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре: $U = \frac{3}{2}\nu RT$, где $\nu$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $T$ — абсолютная температура.
2. Агрегатное состояние вещества. При одной и той же температуре внутренняя энергия вещества в газообразном состоянии больше, чем в жидком, а в жидком — больше, чем в твердом. Это связано с тем, что при переходе из одного агрегатного состояния в другое (например, при плавлении или кипении) изменяется потенциальная энергия взаимодействия частиц. Чтобы перевести вещество в более "свободное" состояние (например, из жидкости в газ), необходимо совершить работу против сил межмолекулярного притяжения, что увеличивает потенциальную, а значит, и полную внутреннюю энергию.
3. Масса тела (или количество вещества). Внутренняя энергия — аддитивная (или экстенсивная) величина. Это означает, что она прямо пропорциональна массе тела или количеству частиц в нем. Два килограмма воды при одинаковой температуре имеют вдвое большую внутреннюю энергию, чем один килограмм.
4. Химический состав и строение вещества. Разные вещества состоят из разных атомов и молекул, которые имеют разную массу и между которыми действуют разные по силе связи. Поэтому при одинаковых массе и температуре внутренняя энергия разных веществ будет различной.

Таким образом, внутренняя энергия не зависит от механической энергии тела, то есть от его скорости движения как целого и от его положения в поле тяготения.

Ответ: Внутренняя энергия тела зависит от его температуры, массы, агрегатного состояния (твердое, жидкое, газообразное) и химического состава вещества, из которого оно состоит.