ГДЗ по физике, 8 класс, Перышкин, номер 6.1: Способы изменения внутренней энергии тела

План решения:

• Разберём первый способ изменения внутренней энергии — совершение работы над телом (на примере рисунка 10 из учебника).
• Опишем эксперимент, демонстрирующий обратный процесс: совершение работы самим телом и уменьшение его внутренней энергии.
• Дадим определение теплопередачи, укажем необходимое условие для её протекания и приведём примеры.
• Сформулируем итоговый список всех способов изменения внутренней энергии.

Вычисление и описание процессов:

1. Изменение внутренней энергии при совершении работы над телом (по рисунку 10):

На рисунке обычно изображён опыт с поршнем в цилиндре или сжатием воздуха в шприце. Когда мы давим на поршень, совершая механическую работу A, мы тратим энергию своих мышц. Эта энергия передаётся молекулам газа внутри цилиндра. При сжатии газа молекулы начинают двигаться быстрее, их средняя кинетическая энергия возрастает. Поскольку внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии движения частиц и потенциальной энергии их взаимодействия, то увеличение скорости молекул приводит к росту внутренней энергии U. Температура газа при этом повышается. Таким образом, работа над телом увеличивает его внутреннюю энергию.

2. Эксперимент, доказывающий уменьшение внутренней энергии при совершении работы самим телом:

Классический пример — опыт с выталкиванием пробки из пробирки с водой или расширение газа в цилиндре без подвода тепла. Рассмотрим вариант с пробкой: нагреваем воду в пробирке до кипения, пар начинает расширяться и выталкивает пробку наружу. В этот момент пар совершает работу A против силы трения пробки и атмосферного давления. Энергия для этой работы берётся из внутренней энергии самого пара. Как следствие, скорость движения молекул пара уменьшается, его внутренняя энергия снижается, и температура падает. Мы можем наблюдать конденсацию пара в виде «тумана» у горлышка пробирки, что подтверждает охлаждение газа.

3. Определение теплопередачи и условия её протекания:

Теплопередача — это процесс переноса внутренней энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой без совершения макроскопической механической работы. Это второй способ изменения внутренней энергии.

Главное условие протекания теплопередачи — наличие разницы температур между телами (или участками одного тела). Тепло всегда самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому, пока температуры не сравняются (не наступит тепловое равновесие).

4. Примеры изменения внутренней энергии через теплопередачу:

• Нагревание воды в чайнике на плите: огонь (более горячее тело) передаёт энергию воде.
• Остывание горячего чая в стакане: чай отдаёт энергию воздуху комнаты и стенкам стакана.
• Нагревание рук при потирании друг о друга — это работа, а вот согревание рук над горячей батареей отопления — это уже теплопередача (излучением и конвекцией).

5. Перечисление способов изменения внутренней энергии:

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя принципиально разными способами:

1. Совершение механической работы (над телом или самим телом).
2. Теплопередача (теплообмен).

Проверка:

Мы последовательно ответили на все вопросы задания. Разобрали механизм роста энергии при работе над телом (сжатие газа), описали эксперимент с падением энергии при работе тела (расширение пара/выталкивание пробки), дали корректное определение теплопередачи и указали ключевое условие — разность температур. Список способов исчерпывающий согласно школьной программе 8 класса.