Номер 2, страница 101 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 27. Первый закон термодинамики. Вопросы в начале параграфа - номер 2, страница 101.

Условие.

✓ Что называют внутренней энергией?

Решение.

Что называют внутренней энергией?

Внутренняя энергия макроскопического тела (обозначается как $\text{U}$) — это фундаментальное понятие в термодинамике, представляющее собой полную энергию термодинамической системы за вычетом кинетической энергии движения системы как целого и потенциальной энергии системы как целого во внешних полях (например, в поле тяготения).

Другими словами, внутренняя энергия складывается из следующих компонентов:

1. Сумма кинетических энергий хаотического (теплового) движения всех частиц, составляющих тело (молекул, атомов, ионов). Это включает энергию поступательного, вращательного и колебательного движения частиц.
2. Сумма потенциальных энергий взаимодействия всех частиц друг с другом (например, силы межмолекулярного притяжения и отталкивания).

Таким образом, формула для внутренней энергии в общем виде выглядит так:

$U = E_{кин} + E_{пот}$

Важно отметить, что внутренняя энергия является функцией состояния системы, то есть она полностью определяется текущими макроскопическими параметрами системы (такими как температура, давление, объем) и не зависит от того, каким путем система пришла в это состояние.

Для идеального одноатомного газа, где взаимодействием между молекулами можно пренебречь ($E_{пот} = 0$), внутренняя энергия зависит только от температуры и равна сумме кинетических энергий его молекул:

$U = \frac{3}{2}\nu RT = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$

где $\nu$ — количество вещества, $\text{m}$ — масса газа, $\text{M}$ — молярная масса, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, $\text{T}$ — абсолютная температура.

Изменить внутреннюю энергию тела можно двумя способами:

1. Совершением работы над телом или самим телом ($\text{A}$).
2. Теплопередачей (теплообменом) с окружающей средой ($\text{Q}$).

Это соотношение выражается первым законом термодинамики: изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме работы ($\text{A}$), совершенной над системой, и количества теплоты ($\text{Q}$), переданного системе.

$\Delta U = A + Q$

Ответ: Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии хаотического движения всех частиц (молекул, атомов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.