Страница 26 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Авторы: Пёрышкин И. М.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2023 - 2025
Уровень обучения: базовый
Цвет обложки: белый с градусником
ISBN: 978-5-09-102555-2
Допущено Министерством просвещения Российской Федерации
Популярные ГДЗ в 8 классе
Cтраница 26
№1 (с. 26)
Условие. №1 (с. 26)

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

Решение 1. №1 (с. 26)

Решение 2. №1 (с. 26)

Решение 3. №1 (с. 26)

Решение 4. №1 (с. 26)
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:
- Внутрь цилиндра помещается кусочек ваты, пропитанный эфиром (эфир — легковоспламеняющаяся жидкость).
- Цилиндр закрывается поршнем.
- 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.
№2 (с. 26)
Условие. №2 (с. 26)

2. Опишите опыт, показывающий, что внутренняя энергия тела уменьшается при совершении работы.
Решение 1. №2 (с. 26)

Решение 2. №2 (с. 26)

Решение 3. №2 (с. 26)

Решение 4. №2 (с. 26)
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:
- Газ, находящийся под высоким давлением внутри баллона, резко расширяется, выходя наружу.
- При расширении газ совершает работу против сил внешнего атмосферного давления, выталкивая окружающий воздух.
- Поскольку расширение происходит очень быстро, газ не успевает получить значительное количество теплоты из окружающей среды (процесс близок к адиабатному, $ Q \approx 0 $).
- 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 $).
- 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.
№3 (с. 26)
Условие. №3 (с. 26)

3. Что такое теплопередача? При каком условии возможен этот процесс?
Решение 1. №3 (с. 26)

Решение 3. №3 (с. 26)

Решение 4. №3 (с. 26)
3. Что такое теплопередача? При каком условии возможен этот процесс?
Теплопередача (или теплообмен) — это процесс передачи внутренней энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, который происходит без совершения механической работы. Это один из двух способов изменения внутренней энергии системы.
Существует три вида теплопередачи:
- Теплопроводность — перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счет хаотического движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов). Этот механизм преобладает в твердых телах.
- Конвекция — перенос энергии потоками жидкости или газа. Более теплые, менее плотные слои поднимаются вверх, а более холодные и плотные опускаются вниз, создавая циркуляционные потоки, которые переносят тепло.
- Излучение — перенос энергии посредством электромагнитных волн (чаще всего инфракрасного излучения). В отличие от теплопроводности и конвекции, излучение может происходить в вакууме.
Главным и обязательным условием для протекания процесса теплопередачи является наличие разности температур ($T_1 \ne T_2$) между телами или частями одного тела. Тепловая энергия всегда самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Процесс останавливается, когда их температуры выравниваются и наступает тепловое равновесие.
Ответ: Теплопередача — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы, который происходит при наличии разности температур между телами, при этом энергия передается от более горячего тела к более холодному.
4. Приведите примеры изменения внутренней энергии
Внутреннюю энергию тела или системы тел можно изменить двумя способами: путем совершения механической работы или путем теплопередачи. В соответствии с первым законом термодинамики, изменение внутренней энергии ($ \Delta U $) системы равно сумме работы ($A$), совершенной над системой, и количества теплоты ($Q$), переданного системе: $ \Delta U = A + Q $.
Примеры изменения внутренней энергии путем совершения работы:
- Накачивание велосипедной шины: при резком сжатии воздуха в насосе над ним совершается работа, в результате чего его внутренняя энергия и температура возрастают. Корпус насоса при этом нагревается.
- Трение двух предметов: если потереть ладони друг о друга, работа сил трения преобразуется во внутреннюю энергию, и ладони нагреваются.
- Забивание гвоздя молотком: при ударе молотка по гвоздю совершается работа, которая частично переходит во внутреннюю энергию гвоздя и доски, вызывая их нагрев.
Примеры изменения внутренней энергии путем теплопередачи:
- Нагревание пищи на плите: тепло от конфорки передается кастрюле, а от нее — пище. Внутренняя энергия пищи увеличивается.
- Остывание чашки горячего чая: чай отдает тепло в окружающий воздух и в стол. Его внутренняя энергия уменьшается, и он остывает.
- Таяние льда в стакане с водой: тепло от более теплой воды передается более холодному льду. Внутренняя энергия льда увеличивается, и он плавится, а внутренняя энергия воды уменьшается.
- Нагрев крыши дома солнцем: крыша поглощает солнечное излучение, что приводит к увеличению ее внутренней энергии и температуры.
Ответ: Примеры изменения внутренней энергии: нагревание воды в чайнике (теплопередача), согревание рук трением (совершение работы), охлаждение напитка с помощью льда (теплопередача), нагрев насоса при накачивании колеса (совершение работы).
№4 (с. 26)
Условие. №4 (с. 26)

4. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела путём теплопередачи.
Решение 1. №4 (с. 26)

Решение 2. №4 (с. 26)

Решение 3. №4 (с. 26)

Решение 4. №4 (с. 26)
4. Изменение внутренней энергии тела путём теплопередачи происходит, когда энергия передаётся от более нагретого тела к менее нагретому без совершения механической работы. Этот процесс может происходить тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Примеры изменения внутренней энергии путём теплопередачи:
- Нагревание воды в чайнике на плите. Энергия от горячей конфорки передаётся дну чайника через теплопроводность. Далее вода в чайнике прогревается за счёт конвекции: нижние, более горячие слои воды поднимаются вверх, а верхние, более холодные, опускаются вниз, создавая циркуляцию.
- Охлаждение чашки с горячим чаем. Внутренняя энергия чая и чашки уменьшается, так как они отдают тепло в окружающую среду. Тепло передаётся через стенки чашки (теплопроводность), уносится поднимающимся паром (конвекция) и распространяется в виде невидимых лучей (излучение).
- Нагревание Земли Солнцем. Солнце излучает энергию, которая в виде электромагнитных волн достигает Земли, проходя через вакуум космоса. Поглощаясь поверхностью Земли, эта энергия увеличивает её внутреннюю энергию.
- Нагревание металлической ложки в стакане с горячей водой. Молекулы горячей воды, двигаясь быстрее, передают часть своей кинетической энергии молекулам ложки при столкновениях. Этот процесс передачи энергии по всей длине ложки является теплопроводностью.
Ответ: Примерами изменения внутренней энергии тела путём теплопередачи являются: нагревание воды на плите, остывание чая, нагрев предметов солнечными лучами, нагревание ложки в горячем супе.
5. Существует два фундаментальных способа изменения внутренней энергии термодинамической системы (тела). Эти способы отражены в первом законе термодинамики.
Совершение механической работы. Внутренняя энергия тела изменяется, когда внешние силы совершают над ним работу, или когда само тело совершает работу над внешними телами.
- Если над телом совершается работа (например, при сжатии газа поршнем, трении одного тела о другое), его внутренняя энергия увеличивается. Примером может служить нагревание воздуха в велосипедном насосе при быстрой накачке колеса.
- Если тело само совершает работу (например, газ расширяется и толкает поршень), его внутренняя энергия уменьшается. Примером является охлаждение газа в баллончике с дезодорантом при его распылении.
Теплопередача (или теплообмен). Внутренняя энергия тела изменяется при контакте с другим телом, имеющим иную температуру, без совершения работы.
- Если тело получает некоторое количество теплоты от более горячего тела, его внутренняя энергия увеличивается. Например, когда холодный предмет вносят в тёплую комнату, он нагревается.
- Если тело отдаёт некоторое количество теплоты более холодному телу, его внутренняя энергия уменьшается. Например, горячий утюг, выключенный из розетки, остывает, отдавая тепло окружающему воздуху.
В общем виде изменение внутренней энергии $ \Delta U $ тела выражается формулой первого закона термодинамики: $ \Delta U = Q + A' $, где $ Q $ — количество теплоты, переданное телу, а $ A' $ — работа, совершённая над телом внешними силами.
Ответ: Два способа изменения внутренней энергии: совершение механической работы и теплопередача.
№5 (с. 26)
Условие. №5 (с. 26)

5. Назовите способы изменения внутренней энергии тела.
Решение 1. №5 (с. 26)

Решение 2. №5 (с. 26)

Решение 3. №5 (с. 26)

Решение 4. №5 (с. 26)
5. Внутренняя энергия тела, которая представляет собой сумму кинетической энергии теплового движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия, может быть изменена двумя фундаментальными способами: совершением работы и теплопередачей.
Эти два способа количественно описываются первым законом термодинамики. Он гласит, что изменение внутренней энергии системы ($ \Delta U $) при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил, совершенной над системой ($ A $), и количества теплоты, переданного системе ($ Q $):
$ \Delta U = A + Q $
Рассмотрим каждый из этих способов подробнее:
1. Совершение механической работы.
Внутренняя энергия тела изменяется, когда над ним или им самим совершается работа.
- Если внешние силы совершают над телом положительную работу (например, при сжатии газа поршнем, деформации тела или трении), его внутренняя энергия увеличивается. Кинетическая энергия, передаваемая телу, переходит в энергию хаотического движения его частиц. Пример: если потереть ладони друг о друга, они согреются за счет работы сил трения.
- Если тело само совершает положительную работу над внешними силами (например, расширяющийся газ толкает поршень), его внутренняя энергия уменьшается, так как часть ее расходуется на совершение этой работы. Пример: при расширении сжатого воздуха в баллоне, он охлаждается.
2. Теплопередача (теплообмен).
Это процесс передачи энергии от более нагретого тела к менее нагретому, который происходит без совершения работы. Существует три вида теплопередачи:
- Теплопроводность – это перенос энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. Передача энергии происходит за счет взаимодействия и соударений частиц вещества (атомов, молекул, электронов). Теплопроводность характерна для всех веществ, но особенно велика у металлов. Пример: нагревание металлической ложки, опущенной в горячий чай.
- Конвекция – это перенос энергии потоками жидкости или газа. При нагревании нижние слои жидкости или газа расширяются, их плотность уменьшается, и они поднимаются вверх под действием силы Архимеда. На их место опускаются более холодные и плотные верхние слои. Этот процесс создает циркулирующие потоки, которые переносят тепло. Пример: нагревание воды в кастрюле на плите или обогрев комнаты батареей отопления.
- Излучение (тепловое излучение) – это перенос энергии с помощью электромагнитных волн. Все тела, температура которых выше абсолютного нуля ($0$ К), излучают энергию. Этот вид теплопередачи не требует наличия среды и может происходить в вакууме. Пример: Земля получает энергию от Солнца, или тепло, которое мы ощущаем от костра.
Ответ:
Существует два способа изменения внутренней энергии тела:
1) Совершение механической работы над телом или самим телом.
2) Теплопередача (теплообмен), которая, в свою очередь, может осуществляться тремя видами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Обсуди с товарищем (с. 26)
Условие. Обсуди с товарищем (с. 26)

Чем объяснить, что при вколачивании гвоздя в стену его шляпка почти не нагревается, но, когда гвоздь вбит, достаточно нескольких ударов, чтобы шляпка сильно нагрелась?
Решение 1. Обсуди с товарищем (с. 26)

Решение 2. Обсуди с товарищем (с. 26)

Решение 3. Обсуди с товарищем (с. 26)

Решение 4. Обсуди с товарищем (с. 26)
Это явление объясняется различием в преобразовании энергии удара молотка в двух ситуациях, что следует из закона сохранения энергии и понятия механической работы.
1. Процесс вколачивания гвоздя.
Когда молоток ударяет по шляпке, гвоздь входит в стену. Кинетическая энергия, которой обладал молоток, передается гвоздю и расходуется преимущественно на совершение механической работы. Эта работа $A$ заключается в преодолении силы сопротивления $F$ материала стены на определенном расстоянии $s$: $A = F \cdot s$. Гвоздь движется, и энергия удара идет на это движение. Лишь небольшая часть энергии преобразуется во внутреннюю энергию (теплоту) шляпки гвоздя в результате неупругого удара, а также в теплоту по всей длине стержня из-за трения о стену. Таким образом, большая часть энергии уходит на полезное действие — продвижение гвоздя, а не на нагрев шляпки.
2. Удары по уже вбитому гвоздю.
Когда гвоздь уже полностью находится в стене, он зафиксирован и не может двигаться дальше. При ударе молотком его перемещение равно нулю ($s=0$), а значит, механическая работа по продвижению гвоздя не совершается ($A=0$). В этом случае, согласно закону сохранения энергии, вся кинетическая энергия молотка должна во что-то преобразоваться. Она практически полностью переходит во внутреннюю энергию шляпки гвоздя и бойка молотка, вызывая их сильный нагрев. Энергия удара приводит к пластической деформации металла шляпки, что и является процессом преобразования механической энергии во внутреннюю. Поскольку вся энергия каждого удара концентрируется в небольшом объеме металла и не расходуется на движение, шляпка быстро и сильно нагревается.
Ответ: Когда гвоздь вколачивается, энергия удара молотка тратится на совершение работы по его продвижению в стену, поэтому шляпка почти не нагревается. Когда гвоздь уже вбит, он не движется и работа не совершается, поэтому вся энергия удара преобразуется во внутреннюю энергию шляпки, что вызывает ее сильный нагрев.
№1 (с. 26)
Условие. №1 (с. 26)

1. Каким способом — совершением работы или теплопередачей — изменялась внутренняя энергия детали: а) при сверлении в ней отверстия; б) при нагревании её в печи перед закалкой; в) при быстром охлаждении детали в воде?
Решение 1. №1 (с. 26)

Решение 2. №1 (с. 26)

Решение 3. №1 (с. 26)

Решение 4. №1 (с. 26)
а) Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии хаотического движения частиц, из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия. При сверлении отверстия происходит трение между сверлом и деталью. Силы трения совершают механическую работу, которая приводит к увеличению кинетической энергии частиц детали, то есть к её нагреву. Следовательно, внутренняя энергия детали изменяется (увеличивается) за счет совершения работы.
Ответ: совершением работы.
б) При нагревании детали в печи происходит передача энергии от более нагретой среды (воздуха и стенок печи) к менее нагретой детали. Этот процесс передачи энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой без совершения работы называется теплопередачей. Внутренняя энергия детали увеличивается.
Ответ: теплопередачей.
в) При быстром охлаждении детали в воде происходит процесс, обратный нагреванию. Горячая деталь, имеющая высокую внутреннюю энергию и температуру, контактирует с холодной водой. В результате теплопередачи энергия от детали передается воде. Внутренняя энергия детали уменьшается, а внутренняя энергия воды — увеличивается.
Ответ: теплопередачей.
№2 (с. 26)
Условие. №2 (с. 26)

2. В кузнице с помощью молота (холодная ковка) получают нужную форму детали. Как вы думаете, нагревается ли деталь после ударов молота? Обоснуйте свой ответ.
Решение 1. №2 (с. 26)

Решение 2. №2 (с. 26)

Решение 3. №2 (с. 26)

Решение 4. №2 (с. 26)
Да, деталь после ударов молота нагревается.
Это явление объясняется законом сохранения и превращения энергии. Молот, движущийся с определенной скоростью, обладает кинетической энергией. В момент удара о деталь эта энергия совершает работу. Часть этой работы расходуется на необратимую пластическую деформацию металла — изменение его формы. Другая, значительная часть механической энергии переходит во внутреннюю энергию самой детали (и частично молота).
Согласно молекулярно-кинетической теории, внутренняя энергия тела представляет собой сумму кинетических энергий хаотического движения его частиц (в данном случае — колебаний атомов в узлах кристаллической решетки) и потенциальной энергии их взаимодействия. Передача энергии при ударе заставляет атомы металла колебаться интенсивнее, то есть их средняя кинетическая энергия увеличивается. Макроскопическим проявлением увеличения средней кинетической энергии частиц как раз и является повышение температуры тела.
Таким образом, можно заключить, что механическая работа, совершаемая молотом, приводит к увеличению внутренней энергии детали, что вызывает её нагрев.
Ответ: Да, деталь нагревается, потому что механическая энергия молота при ударе преобразуется во внутреннюю энергию детали, что приводит к увеличению температуры.
№3 (с. 26)
Условие. №3 (с. 26)

3. Кусок свинца можно нагреть разными способами: ударяя по нему несколько раз молотком, помещая в пламя горелки, сгибая и разгибая несколько раз, помещая в горячую воду. Можно ли утверждать, что во всех случаях внутренняя энергия куска свинца изменилась?
Решение 1. №3 (с. 26)

Решение 2. №3 (с. 26)

Решение 3. №3 (с. 26)

Решение 4. №3 (с. 26)
Да, можно утверждать, что во всех перечисленных случаях внутренняя энергия куска свинца изменилась. Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия. Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершением работы над телом или теплопередачей. Во всех описанных случаях происходит либо совершение работы над свинцом, либо теплопередача ему, что приводит к его нагреванию. Нагревание — это повышение температуры, которое напрямую свидетельствует об увеличении внутренней энергии.
Рассмотрим каждый способ подробнее:
Ударяя по нему несколько раз молотком: в этом случае над куском свинца совершается механическая работа. Из-за неупругой деформации металла механическая энергия удара переходит во внутреннюю энергию свинца, что приводит к его нагреву.
Помещая в пламя горелки: здесь происходит изменение внутренней энергии за счет теплопередачи. Кусок свинца получает от пламени некоторое количество теплоты $Q$, его температура растет, а значит, растет и его внутренняя энергия.
Сгибая и разгибая несколько раз: как и в случае с ударами, при многократной деформации над свинцом совершается работа. Эта работа приводит к увеличению внутренней энергии из-за внутреннего трения в материале, что проявляется в его нагревании.
Помещая в горячую воду: это еще один пример изменения внутренней энергии путем теплопередачи. Горячая вода отдает тепло более холодному свинцу, его внутренняя энергия и температура увеличиваются до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие.
Таким образом, все перечисленные действия приводят к увеличению температуры куска свинца, что означает увеличение его внутренней энергии.
Ответ: Да, можно утверждать, что во всех случаях внутренняя энергия куска свинца изменилась (увеличилась), так как в каждом из этих процессов он нагревается. Нагревание является следствием либо совершения над ним работы (удары, сгибание), либо теплопередачи (пламя, горячая вода), и в любом случае приводит к увеличению его внутренней энергии.
№4 (с. 26)
Условие. №4 (с. 26)

4. Что происходит со спичкой при трении её о коробок? Меняется ли при этом её внутренняя энергия? Ответ обоснуйте.
Решение 1. №4 (с. 26)

Решение 2. №4 (с. 26)

Решение 3. №4 (с. 26)

Решение 4. №4 (с. 26)
Что происходит со спичкой при трении её о коробок?
При трении головки спички о специальную поверхность на коробке (тёрку) совершается механическая работа против силы трения. В соответствии с законом сохранения энергии, эта работа преобразуется во внутреннюю энергию (теплоту), в результате чего головка спички и тёрка в месте контакта сильно нагреваются. Головка спички содержит вещества, которые воспламеняются при относительно невысокой температуре (температуре воспламенения). Когда из-за трения температура достигает этого значения, начинается химическая реакция горения, и спичка зажигается.
Меняется ли при этом её внутренняя энергия?
Да, внутренняя энергия спички в этом процессе увеличивается.
Обоснование этого факта следует из первого начала термодинамики, которое гласит, что изменение внутренней энергии системы $ \Delta U $ равно сумме работы $ A' $, совершённой над системой внешними силами, и количества теплоты $ Q $, переданного системе: $ \Delta U = A' + Q $.
В процессе зажигания спички её внутренняя энергия увеличивается в два этапа.
Во-первых, за счёт совершения работы. При трении над спичкой совершается работа против силы трения. Эта работа ($ A' > 0 $) переходит непосредственно во внутреннюю энергию спички и коробка, увеличивая её. Это проявляется в виде повышения их температуры.
Во-вторых, за счёт химической реакции. Когда температура достигает точки воспламенения, начинается экзотермическая реакция горения. В ходе этой реакции происходит преобразование химической энергии, запасённой в молекулах веществ на головке спички, во внутреннюю энергию. Это приводит к выделению большого количества теплоты ($ Q > 0 $ для системы "спичка + продукты горения"), что вызывает резкое повышение температуры и дальнейшее увеличение внутренней энергии.
Таким образом, оба явления — и механическое трение, и химическое горение — приводят к увеличению внутренней энергии спички.
Ответ: При трении о коробок спичка нагревается до температуры воспламенения и загорается. Её внутренняя энергия увеличивается. Обоснование: увеличение внутренней энергии происходит за счёт преобразования механической работы (совершаемой против силы трения) и химической энергии (высвобождаемой при горении) в тепловую энергию.
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.