✓вопрос в начале, страница 83 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 22. Конвекция. Вопросы для самопроверки - страница 83.

Условие.

✓ Каковы способы изменения внутренней энергии тела?

Решение.

Решение

Внутренняя энергия тела представляет собой сумму кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия. Существует два фундаментальных способа изменения внутренней энергии термодинамической системы, которые описываются первым началом термодинамики.

1. Совершение механической работы
Внутренняя энергия системы изменяется, когда над ней совершается работа или когда система сама совершает работу.

- Работа, совершаемая над телом внешними силами, приводит к увеличению его внутренней энергии. Например, при быстром сжатии газа в насосе его внутренняя энергия и температура возрастают. Другой пример — нагревание тел при трении друг о друга (если потереть ладони, они согреются).

- Работа, совершаемая самим телом над внешними телами, приводит к уменьшению его внутренней энергии. Например, расширяясь, газ в двигателе внутреннего сгорания толкает поршень, совершая работу, при этом его внутренняя энергия и температура падают.

2. Теплопередача (теплообмен)
Теплопередача — это процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы. Эта энергия, переданная в процессе теплообмена, называется количеством теплоты. Существует три вида теплопередачи:

- Теплопроводность: Перенос энергии происходит при непосредственном контакте тел (или частей одного тела) за счет взаимодействия и столкновения их молекул. Более быстрые молекулы горячего тела передают часть своей кинетической энергии более медленным молекулам холодного тела. Этот механизм преобладает в твердых телах. Пример: нагревание ручки металлической кастрюли, стоящей на огне.

- Конвекция: Перенос энергии осуществляется потоками жидкости или газа. Нагретые слои вещества становятся менее плотными и поднимаются вверх, а их место занимают более холодные и плотные слои, которые опускаются вниз. Возникают конвективные потоки, которые переносят тепло. Пример: обогрев комнаты от батареи, кипение воды.

- Излучение: Перенос энергии происходит посредством электромагнитных волн (в основном в инфракрасном диапазоне). Энергию могут излучать и поглощать все тела. Этот вид теплопередачи не требует наличия среды и может происходить в вакууме. Пример: тепло от Солнца, достигающее Земли, тепло, которое мы ощущаем от костра или раскаленной печи.

Эти два способа изменения внутренней энергии объединены в первом начале термодинамики. Изменение внутренней энергии системы ($ \Delta U $) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($ Q $), и работы, совершённой над системой внешними силами ($ A $):
$ \Delta U = Q + A $
Если же под $ A' $ понимать работу, совершаемую самой системой, то закон записывается в виде:
$ \Delta U = Q - A' $

Ответ: Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: 1) совершением работы (над телом или самим телом); 2) теплопередачей (посредством теплопроводности, конвекции или излучения).