ГДЗ по физике, 7 класс, Белага, номер 46.4: Невозможность создания вечного двигателя

Полная механическая энергия системы складывается из кинетической энергии движения и потенциальной энергии взаимодействия тел (в данном случае — с Землёй). Внутренняя энергия U зависит от температуры, агрегатного состояния и количества вещества, но не зависит напрямую от высоты над уровнем моря.

Когда мы говорим об «энергии топлива» или газа в контексте термодинамики, обычно имеем в виду его внутреннюю энергию, которая запасена в молекулах и может быть высвобождена при горении или расширении.

При подъёме на высокую гору баллон вместе с газом поднимается на высоту h. Это означает, что увеличивается потенциальная энергия всего объекта (баллона с газом) относительно поверхности Земли:

где m — масса баллона с газом, g — ускорение свободного падения, h — высота подъёма.

Однако само топливо (газ внутри) не совершило химической реакции и не изменило своей температуры (если пренебречь внешними факторами охлаждения/нагрева). Следовательно, его внутренняя энергия , отвечающая за способность совершать работу при использовании, осталась прежней.

Утверждение: «Энергия топлива увеличилась».

Если под «энергией топлива» понимать полную энергию системы «газ + баллон», то да, она увеличилась за счёт роста потенциальной энергии. Но в физике, когда говорят об энергии как источнике работы (топливо), имеют в виду внутреннюю энергию или химический потенциал.

Важно различать: мы затратили работу мышц альпинистов, чтобы поднять баллон. Эта работа перешла в потенциальную энергию баллона. Сам газ не стал «более энергичным» в смысле запаса тепла или способности гореть больше, чем раньше. Его внутренняя энергия U не изменилась.

Таким образом, утверждать, что именно энергия топлива (как внутреннего запаса) увеличилась, нельзя. Увеличилась лишь механическая потенциальная энергия груза.