Задание, страница 18 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Задания

1. Приведите по два примера к каждому способу изменения внутренней энергии, приводящих как к увеличению, так и уменьшению внутренней энергии.

2. Сравните внутреннюю энергию тела с механической энергией, составив диаграмму Венна.

Отличие

Что объединяет

Отличие

1. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершением механической работы и теплопередачей. Ниже приведены примеры для каждого способа, ведущие как к увеличению, так и к уменьшению внутренней энергии.

А) Изменение внутренней энергии путем совершения работы

• Примеры увеличения внутренней энергии (работа совершается над телом):
  1. Накачивание велосипедной шины ручным насосом. При быстром сжатии воздуха в насосе совершается работа над газом, в результате чего воздух и корпус насоса нагреваются, то есть их внутренняя энергия увеличивается.
  2. Трение одного предмета о другой. Если интенсивно потереть ладони друг о друга, они согреются. В этом случае механическая работа, совершаемая против сил трения, преобразуется во внутреннюю энергию.
• Примеры уменьшения внутренней энергии (тело само совершает работу):
  1. Расширение газа, находящегося в баллоне под давлением. Когда газ выходит из баллончика (например, дезодоранта), он совершает работу по выталкиванию окружающего воздуха и расширяется. Это приводит к охлаждению газа и самого баллона, то есть к уменьшению их внутренней энергии.
  2. Адиабатное расширение воздуха в атмосфере. Теплые массы воздуха, поднимаясь вверх, расширяются из-за уменьшения атмосферного давления. Совершая работу по расширению, воздух охлаждается без теплообмена с окружающей средой.

Б) Изменение внутренней энергии путем теплопередачи

• Примеры увеличения внутренней энергии (тело получает теплоту):
  1. Нагревание воды в чайнике на плите. Вода и чайник получают энергию (количество теплоты) от нагревательного элемента, в результате чего их внутренняя энергия и температура растут.
  2. Нагревание поверхности Земли солнечными лучами. Земля поглощает солнечное излучение, что приводит к увеличению ее внутренней энергии и нагреву.
• Примеры уменьшения внутренней энергии (тело отдает теплоту):
  1. Остывание чашки с горячим супом. Суп и чашка отдают тепло в более холодный окружающий воздух, их внутренняя энергия и температура понижаются.
  2. Испарение воды с поверхности кожи. Для испарения вода забирает теплоту у кожи, что приводит к ее охлаждению и уменьшению внутренней энергии.

Ответ: Приведены по два примера на увеличение и уменьшение внутренней энергии для каждого из двух способов ее изменения: совершения работы и теплопередачи.

2. Сравнение внутренней и механической энергии в виде, соответствующем диаграмме Венна.

Отличие (свойства только ВНУТРЕННЕЙ энергии)

• Характеризует микроскопическое состояние системы.
• Представляет собой сумму кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц тела (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.
• Зависит от температуры тела, его массы, агрегатного состояния и химического состава. Для идеального одноатомного газа, например, $U = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$.
• Может изменяться без изменения скорости или положения тела как целого (например, при нагревании неподвижного камня).

Что объединяет (общие свойства)

• Обе являются видами энергии и скалярными физическими величинами.
• Характеризуют состояние физического тела или системы тел.
• Измеряются в одних и тех же единицах — в Джоулях (Дж) в системе СИ.
• Могут превращаться друг в друга. Например, при ударе молотка о наковальню его механическая энергия переходит во внутреннюю энергию молотка и наковальни (они нагреваются).
• Являются частью полной энергии системы и подчиняются закону сохранения энергии (в замкнутых системах полная энергия, равная сумме механической, внутренней и других видов энергии, сохраняется).

Отличие (свойства только МЕХАНИЧЕСКОЙ энергии)

• Характеризует макроскопическое состояние системы.
• Представляет собой сумму кинетической энергии движения тела как целого и его потенциальной энергии, обусловленной взаимодействием с другими телами (например, в поле тяготения).
• Зависит от массы тела, его скорости и положения в пространстве. Полная механическая энергия: $E = E_k + E_p = \frac{mv^2}{2} + mgh$.
• Не зависит от температуры или агрегатного состояния тела (при неизменной массе).

Ответ: Проведено сравнение внутренней и механической энергии, в рамках которого выделены их уникальные свойства (отличия) и общие черты, что является текстовым эквивалентом заполнения диаграммы Венна.