Номер 3, страница 80 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 20. Способы изменения внутренней энергии. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 80.

Условие.

3. Как изменяется внутренняя энергия тела, когда оно совершает работу и когда над ним совершают работу? Теплообмен с окружающими телами при этом отсутствует.

Решение.

Для анализа изменения внутренней энергии тела воспользуемся первым началом термодинамики. Оно гласит, что изменение внутренней энергии системы ($ \Delta U $) равно сумме количества теплоты ($\text{Q}$), переданного системе, и работы ($\text{A}$), совершенной над системой внешними силами:

$ \Delta U = Q + A $

По условию задачи, теплообмен с окружающими телами отсутствует. Это означает, что процесс является адиабатным, и количество теплоты $\text{Q}$ равно нулю ($Q=0$).

Следовательно, для данного случая первое начало термодинамики принимает вид:

$ \Delta U = A $

Это означает, что изменение внутренней энергии тела происходит только за счет совершения работы. Важно различать работу, совершенную над телом ($\text{A}$), и работу, совершенную самим телом ($A'$). Они связаны соотношением $A = -A'$.

Рассмотрим два случая.

Когда тело совершает работу

Если тело совершает работу, то работа, совершаемая самим телом ($A'$), положительна: $A' > 0$. Работа, совершаемая над телом ($\text{A}$), будет отрицательной: $A = -A' < 0$.

Тогда изменение внутренней энергии будет:

$ \Delta U = A < 0 $

Отрицательное изменение внутренней энергии означает, что она уменьшается. Например, газ при адиабатном расширении совершает работу и при этом охлаждается, то есть его внутренняя энергия уменьшается.

Ответ: Когда тело совершает работу при отсутствии теплообмена с окружающей средой, его внутренняя энергия уменьшается.

Когда над телом совершают работу

Если над телом совершают работу внешние силы, то работа $\text{A}$ положительна: $A > 0$.

Тогда изменение внутренней энергии будет:

$ \Delta U = A > 0 $

Положительное изменение внутренней энергии означает, что она увеличивается. Например, при адиабатном сжатии газа внешние силы совершают над ним работу, и газ нагревается, то есть его внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Когда над телом совершают работу при отсутствии теплообмена с окружающей средой, его внутренняя энергия увеличивается.