Номер 1, страница 26 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Пользуясь рисунком 10, расскажите, как изменяется внутренняя энергия тела, когда над ним совершают работу.

1. Внутреннюю энергию тела можно изменить путем совершения над ним механической работы. Когда внешние силы совершают работу над телом, его внутренняя энергия увеличивается. Рассмотрим это на примере газа, заключенного в сосуд с поршнем (такой опыт часто изображают на иллюстрациях к данной теме).

Если перемещать поршень, сжимая газ, то внешняя сила совершает работу над газом. Молекулы газа, хаотически двигаясь, сталкиваются с движущимся поршнем. После каждого такого столкновения скорость молекул увеличивается, так как они отскакивают от движущейся им навстречу поверхности. Увеличение скоростей отдельных молекул приводит к увеличению их суммарной кинетической энергии.

Внутренняя энергия тела, в свою очередь, складывается из кинетической энергии хаотического движения всех его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Таким образом, при совершении работы над газом его внутренняя энергия возрастает. Макроскопически это проявляется в увеличении температуры газа.

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии ($ \Delta U $) тела равно сумме количества теплоты ($ Q $), полученного телом, и работы ($ A' $), совершенной над ним внешними силами: $ \Delta U = Q + A' $

Если система теплоизолирована (т.е. нет теплообмена с окружающей средой, $ Q = 0 $), то вся работа, совершенная над телом, переходит в его внутреннюю энергию: $ \Delta U = A' $.

Ответ: Когда над телом совершают работу, его внутренняя энергия увеличивается. Это происходит потому, что механическая энергия, передаваемая телу в процессе работы, превращается в энергию хаотического движения и взаимодействия его частиц.

2. Для демонстрации увеличения внутренней энергии тела за счет совершения работы можно провести следующий опыт.

Оборудование: толстостенный прозрачный сосуд (цилиндр), поршень, небольшой кусочек ваты, смоченный эфиром.

Ход опыта:

1. Внутрь цилиндра помещается кусочек ваты, пропитанный эфиром (эфир — легковоспламеняющаяся жидкость).
2. Цилиндр закрывается поршнем.
3. Поршень резко и с силой вдвигают в цилиндр, сжимая находящийся в нем воздух.

Наблюдение: В момент резкого сжатия воздуха внутри цилиндра наблюдается яркая вспышка — пары эфира воспламеняются.

Объяснение: При резком движении поршня над газом (воздухом и парами эфира) совершается работа. Так как сжатие происходит очень быстро, газ не успевает обменяться теплом с окружающей средой (процесс близок к адиабатному). Вся работа, совершенная поршнем, идет на увеличение внутренней энергии газа. Это приводит к резкому повышению его температуры до значения, превышающего температуру воспламенения эфира. В результате происходит воспламенение.

Ответ: Опыт с воспламенением смоченной эфиром ваты при резком сжатии воздуха в цилиндре поршнем наглядно доказывает, что внутренняя энергия тела увеличивается, когда над ним совершают работу.