Номер 3, страница 19 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

3. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения всех его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Согласно первому закону термодинамики, изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершением работы и теплопередачей. Изменение внутренней энергии ($ \Delta U $) равно сумме работы, совершённой над телом внешними силами ($ A $), и количества теплоты, переданного телу ($ Q $): $ \Delta U = A + Q $.

Рассмотрим эти способы подробнее.

1. Совершение механической работы

Внутреннюю энергию можно изменить, когда над телом совершается работа или когда само тело совершает работу. Если над телом совершают работу (например, при сжатии газа, трении тел друг о друга, деформации), то его внутренняя энергия увеличивается. В этом случае механическая энергия переходит во внутреннюю, что обычно проявляется в нагревании тела. Примерами могут служить: нагревание шин автомобиля при торможении, согревание рук, когда мы их трем, повышение температуры воздуха в насосе при накачивании колеса. И наоборот, если тело само совершает работу (например, расширяющийся газ толкает поршень), его внутренняя энергия уменьшается. Тело тратит часть своей энергии на совершение работы, что приводит к его охлаждению. Пример: охлаждение баллончика с аэрозолем, когда из него выходит газ.

2. Теплопередача (теплообмен)

Теплопередача — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы. Энергия в форме теплоты самопроизвольно передаётся от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Существует три вида теплопередачи:

а) Теплопроводность. Это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счёт взаимодействия и столкновений его частиц (молекул, атомов). Теплопроводность характерна для твердых тел, но происходит также в жидкостях и газах. Пример: металлическая ложка, опущенная в горячий чай, быстро нагревается.

б) Конвекция. Это перенос энергии потоками жидкости или газа. Нагретые слои вещества становятся менее плотными и поднимаются вверх, а их место занимают более холодные и плотные слои. Конвекция невозможна в твердых телах. Пример: обогрев комнаты от радиатора отопления, кипение воды.

в) Излучение. Это перенос энергии с помощью электромагнитных волн (в основном инфракрасного излучения). Этот вид теплопередачи может происходить в вакууме, так как не требует наличия среды для распространения. Все нагретые тела излучают энергию. Пример: тепло, которое мы ощущаем от Солнца, костра или раскаленной электрической плиты.

На практике изменение внутренней энергии тела часто происходит в результате совместного действия обоих процессов — совершения работы и теплопередачи.

Ответ: Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: 1) совершением механической работы над телом или самим телом; 2) теплопередачей, которая в свою очередь осуществляется посредством теплопроводности, конвекции и излучения.