Номер 2, страница 26 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

2. Опишите опыт, показывающий, что внутренняя энергия тела уменьшается при совершении работы.

1. ...энергия тела, когда над ним совершают работу.

Когда над телом совершают механическую работу внешние силы, его внутренняя энергия, как правило, увеличивается. Согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии тела $ \Delta U $ равно сумме количества теплоты $ Q $, переданного телу, и работы $ A' $, совершённой над телом внешними силами: $ \Delta U = Q + A' $.

Если процесс происходит без теплообмена с окружающей средой (адиабатный процесс, $ Q=0 $), то вся работа, совершённая над телом, идёт на увеличение его внутренней энергии: $ \Delta U = A' $. Увеличение внутренней энергии проявляется в увеличении кинетической энергии хаотического движения частиц тела (атомов, молекул) и/или потенциальной энергии их взаимодействия. В большинстве случаев это приводит к повышению температуры тела.

Примерами могут служить:

• Нагревание воздуха при его сжатии в насосе.
• Нагревание металлической заготовки при ковке.
• Повышение температуры тел при трении друг о друга.

Ответ: Когда над телом совершают работу, его внутренняя энергия увеличивается.

2. Опишите опыт, показывающий, что внутренняя энергия тела уменьшается при совершении работы.

Опыт, демонстрирующий уменьшение внутренней энергии тела при совершении им работы, — это адиабатное расширение газа.

Возьмём баллончик со сжатым газом (например, освежитель воздуха или баллон для чистки техники). Изначально баллон имеет комнатную температуру. Если нажать на клапан и выпустить струю газа, можно наблюдать следующее:

1. Газ, находящийся под высоким давлением внутри баллона, резко расширяется, выходя наружу.
2. При расширении газ совершает работу против сил внешнего атмосферного давления, выталкивая окружающий воздух.
3. Поскольку расширение происходит очень быстро, газ не успевает получить значительное количество теплоты из окружающей среды (процесс близок к адиабатному, $ Q \approx 0 $).
4. Согласно первому началу термодинамики, работа $ A $, совершаемая газом, происходит за счёт его собственной внутренней энергии: $ \Delta U = -A $. Так как газ совершает работу ($ A > 0 $), его внутренняя энергия уменьшается ($ \Delta U < 0 $).
5. Уменьшение внутренней энергии газа приводит к его сильному охлаждению. Если потрогать баллончик после выпуска газа, можно ощутить, что он стал значительно холоднее.

Таким образом, этот опыт наглядно показывает, что при совершении работы телом (газом) его внутренняя энергия уменьшается.

Ответ: Опыт с резким расширением газа из баллончика со сжатым воздухом: при выходе газ совершает работу, охлаждаясь при этом, что свидетельствует об уменьшении его внутренней энергии.

3. Что такое теплопередача? При каком условии возникает?

Теплопередача (или теплообмен) — это физический процесс передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одних частей тела к другим, который происходит без совершения механической работы. Энергия, передаваемая в процессе теплопередачи, называется количеством теплоты.

Основное и единственное условие для возникновения теплопередачи — это наличие разности температур между телами или участками одного тела. Процесс теплопередачи всегда направлен от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Теплопередача будет продолжаться до тех пор, пока температуры тел не выровняются и не наступит состояние теплового равновесия. Как только температуры становятся одинаковыми, процесс теплопередачи прекращается.

Существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Ответ: Теплопередача — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретого тела к менее нагретому без совершения работы. Она возникает при наличии разности температур между телами.