Ответьте на вопросы, страница 47 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему единицы измерения механической работы и количества теплоты такие же, как у энергии?

2. Почему фраза: «На совершение работы затрачена энергия...» с точки зрения физики не точная?

1. Почему единицы измерения механической работы и количества теплоты такие же, как у энергии?

Единицы измерения механической работы, количества теплоты и энергии совпадают, потому что работа и теплота являются мерами изменения или передачи энергии. Это не самостоятельные виды материи, а физические величины, характеризующие процессы, в ходе которых энергия системы меняется.

С точки зрения физики:

Энергия ($E$) – это общая количественная мера различных форм движения и взаимодействия материи. Она характеризует способность тела или системы совершать работу. Энергия может существовать в разных формах: кинетическая, потенциальная, внутренняя, электромагнитная и т.д.

Механическая работа ($A$) – это скалярная величина, являющаяся мерой действия силы. Работа совершается, когда под действием силы тело перемещается. По сути, работа — это энергия, переданная от одного тела к другому посредством силового взаимодействия. Например, если сила совершает положительную работу над телом, его кинетическая энергия увеличивается на величину этой работы: $A = \Delta E_k$.

Количество теплоты ($Q$) – это энергия, которая передается от одного тела к другому в процессе теплообмена (без совершения работы). Теплота — это мера изменения внутренней энергии тел, участвующих в теплопередаче.

Первый закон термодинамики связывает эти три величины. Изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме работы, совершенной над системой, и количества теплоты, переданного ей: $\Delta U = A + Q$. Это уравнение показывает, что работа и теплота — это два эквивалентных способа изменения энергии системы. Поскольку все члены уравнения должны иметь одинаковую размерность, единицы измерения работы и теплоты должны быть такими же, как у энергии. В Международной системе единиц (СИ) такой единицей является Джоуль (Дж).

Ответ: Механическая работа и количество теплоты являются формами передачи энергии или мерами ее изменения. Так как они по своей физической сути представляют собой энергию, переданную в процессе работы или теплообмена, они измеряются в тех же единицах, что и сама энергия, то есть в джоулях.

2. Почему фраза: «На совершение работы затрачена энергия...» с точки зрения физики не точная?

Фраза «На совершение работы затрачена энергия» является неточной с точки зрения строгой физической терминологии из-за слова «затрачена». В повседневной речи это слово часто означает, что что-то было израсходовано, исчезло или было безвозвратно потеряно. Однако в физике действует фундаментальный закон сохранения энергии, который гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена; она может только переходить из одной формы в другую или передаваться от одного тела к другому.

Когда совершается работа, энергия не «тратится» в смысле исчезновения, а преобразуется или перераспределяется.

Рассмотрим пример: подъём груза на высоту. Для этого совершается работа против силы тяжести.

• Источник энергии (например, человек или подъёмный кран) преобразует свою внутреннюю энергию (химическую энергию мышц или энергию сгорания топлива) в механическую работу.
• Эта работа, в свою очередь, увеличивает потенциальную энергию груза.
• Таким образом, химическая энергия превратилась в потенциальную энергию груза. Часть энергии также неизбежно перейдет в теплоту из-за трения и несовершенства механизмов.

Энергия не исчезла. Она изменила свою форму (из химической в потенциальную и тепловую) и была передана от одного объекта (кран) к другому (груз). Поэтому более точными с физической точки зрения были бы следующие формулировки:

• «При совершении работы энергия была преобразована из одного вида в другой».
• «Для совершения работы была использована энергия, которая перешла в другую форму».
• «Энергия была передана от одного тела к другому в форме работы».

Таким образом, неточность фразы заключается в том, что она создает ложное впечатление об "исчезновении" энергии, что противоречит закону её сохранения.

Ответ: Фраза неточна, потому что слово «затрачена» подразумевает исчезновение или потерю, в то время как закон сохранения энергии утверждает, что энергия не исчезает, а лишь преобразуется из одной формы в другую или передаётся от одного тела к другому. Более корректно говорить о преобразовании или передаче энергии.