Номер 2, страница 80 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 20. Способы изменения внутренней энергии. Задание 19 - номер 2, страница 80.

Условие.

$2_{\text{э}}$. Придумайте и проведите эксперимент, в котором внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы.

Решение.

Для демонстрации изменения внутренней энергии тела при совершении работы можно провести простой эксперимент, для которого не требуется специального оборудования.

Название эксперимента: Нагревание ладоней трением.

Цель эксперимента: Продемонстрировать, что внутренняя энергия тела может быть увеличена за счет совершения над ним механической работы.

Оборудование: Собственные ладони.

Ход эксперимента:

1. Приложите ладони к щекам, чтобы оценить их начальную температуру. Запомните это ощущение.

2. Начните энергично и быстро тереть ладони друг о друга в течение 15–20 секунд. При этом мышцы ваших рук совершают механическую работу против силы трения, возникающей между поверхностями ладоней.

3. Сразу после окончания трения снова приложите ладони к щекам.

Наблюдение:

Вы отчетливо почувствуете, что ладони стали значительно теплее, чем были до начала эксперимента.

Физическое объяснение:

Внутренняя энергия тела ($ U $) представляет собой сумму кинетической энергии хаотического движения составляющих его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия. Температура является мерой средней кинетической энергии этих частиц.

При трении ладоней друг о друга совершается механическая работа ($ A $). Согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии системы ($ \Delta U $) равно сумме работы, совершенной над системой, и количества теплоты ($ Q $), переданного системе:

$ \Delta U = A + Q $

В нашем эксперименте теплообмен с окружающей средой за короткий промежуток времени незначителен, поэтому можно считать, что $ Q \approx 0 $. Следовательно, практически вся совершенная работа переходит в увеличение внутренней энергии ладоней: $ \Delta U \approx A $.

Увеличение внутренней энергии означает увеличение средней кинетической энергии молекул кожи. Макроскопически это проявляется как повышение температуры, что мы и наблюдаем в опыте.

Таким образом, эксперимент показывает, что совершение механической работы над телом может приводить к увеличению его внутренней энергии.

Ответ: Эксперимент, в котором внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы, заключается в интенсивном трении ладоней друг о друга. В результате совершения механической работы против силы трения внутренняя энергия ладоней увеличивается, что проявляется в их нагревании. Другим примером может служить нагревание металлической проволоки при ее многократном сгибании и разгибании.