Номер 1, страница 144 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Параграф 35. Принципы работы тепловых двигателей. Задание 33 - номер 1, страница 144.

Условие.

1. Можно ли механическую энергию полностью превратить во внутреннюю энергию тела?

Решение.

Да, механическую энергию можно полностью превратить во внутреннюю энергию тела. Это явление наблюдается в процессах, где действуют так называемые диссипативные силы (силы, приводящие к рассеянию энергии), например, сила трения или сила сопротивления среды, а также при неупругих деформациях и соударениях.

Рассмотрим несколько примеров:

• Трение. Когда тело, обладающее кинетической энергией, движется по шероховатой поверхности и в итоге останавливается под действием силы трения, вся его начальная механическая энергия переходит во внутреннюю энергию самого тела и поверхности. Это проявляется в их нагревании. Например, если брусок скользит по столу и останавливается, его начальная кинетическая энергия $E_k = \frac{mv^2}{2}$ полностью превращается в теплоту $\text{Q}$, которая является мерой изменения внутренней энергии системы «брусок-стол»: $\Delta U = Q = A_{тр}$, где $A_{тр}$ – работа силы трения.
• Неупругое соударение. При абсолютно неупругом ударе, когда тела после столкновения останавливаются или продолжают двигаться как единое целое, часть их первоначальной механической энергии переходит во внутреннюю. В предельном случае, если два одинаковых тела движутся навстречу друг другу с равными по модулю скоростями и после столкновения останавливаются, вся их суммарная кинетическая энергия превращается во внутреннюю энергию (они нагреваются и деформируются).
• Падение тела. Если с некоторой высоты на землю падает мягкое тело (например, кусок пластилина), то при ударе оно полностью останавливается и деформируется. Его потенциальная энергия $E_p = mgh$, которая перешла в кинетическую непосредственно перед ударом, в момент соударения с поверхностью полностью преобразуется во внутреннюю энергию пластилина и земли.

Важно отметить, что в отличие от этого процесса, обратный процесс — полное превращение внутренней энергии в механическую — невозможен. Это ограничение накладывается вторым началом термодинамики. Тепловая машина не может иметь КПД, равный 100%, так как для совершения работы ей необходимо не только получать тепло от нагревателя, но и отдавать часть тепла холодильнику.

Ответ: Да, механическую энергию можно полностью превратить во внутреннюю энергию тела. Это происходит, например, при остановке тела под действием силы трения или при абсолютно неупругом ударе.