Вспомните!, страница 135 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Сформулируйте закон сохранения энергии. Для каких процессов он выполняется?

Сформулируйте закон сохранения энергии.

Закон сохранения энергии — это фундаментальный закон природы, который гласит, что полная энергия изолированной (замкнутой) системы остается постоянной при любых процессах, происходящих в этой системе. Энергия не может возникнуть из ниоткуда или исчезнуть в никуда; она может лишь переходить из одной формы в другую или обмениваться между частями системы.

Закон имеет различные формулировки в разных разделах физики:

1. В механике он формулируется как закон сохранения полной механической энергии. Для замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы (например, сила тяжести, сила упругости), сумма кинетической энергии ($E_k$) и потенциальной энергии ($E_p$) системы остается неизменной:

$E = E_k + E_p = const$

Если в системе действуют также неконсервативные силы (например, сила трения), то изменение полной механической энергии системы равно работе этих сил: $\Delta E = A_{неконс}$.

2. В термодинамике закон сохранения энергии представлен первым началом термодинамики. Согласно ему, изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) при переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты ($Q$), переданного системе, и работы ($A'$), совершённой над системой внешними силами:

$\Delta U = Q + A'$

Этот закон, в частности, указывает на невозможность создания вечного двигателя первого рода — устройства, совершающего работу без потребления энергии.

Ответ: Полная энергия изолированной системы сохраняется с течением времени. Энергия не создается и не уничтожается, а лишь преобразуется из одной формы в другую (например, из механической в тепловую) или перераспределяется между телами системы.

Для каких процессов он выполняется?

Закон сохранения энергии является универсальным. На сегодняшний день не обнаружено ни одного процесса или явления в природе, где бы он нарушался. Он выполняется для всех без исключения процессов, происходящих в изолированных системах.

Изолированная система — это физическая система, которая не обменивается ни веществом, ни энергией с окружающей средой. В реальном мире создание абсолютно изолированной системы невозможно, но во многих случаях систему можно считать изолированной с высокой степенью точности, если ее взаимодействие с окружением пренебрежимо мало.

Таким образом, закон сохранения энергии применим к любым процессам: механическим (движение планет, столкновения тел), тепловым (нагревание, фазовые переходы), электромагнитным (работа электрических цепей, излучение света), химическим реакциям (горение, фотосинтез) и ядерным процессам (радиоактивный распад, термоядерный синтез).

Если система не является изолированной, закон применяется в обобщенной форме: изменение полной энергии системы равно энергии, которая поступила в систему извне за вычетом энергии, которую система отдала во внешнюю среду.

Ответ: Закон сохранения энергии выполняется для абсолютно всех известных физических, химических, биологических и других процессов при условии, что рассматриваемая система является изолированной (замкнутой). Это всеобщий закон природы.