Номер 1, страница 7 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

1. Что представляет собой внутренняя энергия тела?

Что представляет собой внутренняя энергия тела?

Внутренняя энергия тела, обозначаемая символом $U$, является одной из фундаментальных характеристик состояния термодинамической системы. Она представляет собой сумму всех видов энергии, связанных с внутренним состоянием тела на микроскопическом уровне. Внутренняя энергия складывается из двух основных компонентов.

Первый компонент — это суммарная кинетическая энергия хаотического (теплового) движения всех частиц, из которых состоит тело (атомов, молекул, ионов). Это движение включает в себя поступательное и вращательное движение частиц, а также колебательное движение атомов внутри молекул или в узлах кристаллической решетки. Эта составляющая внутренней энергии напрямую связана с температурой тела: чем выше температура, тем быстрее движутся частицы и тем больше их средняя кинетическая энергия.

Второй компонент — это суммарная потенциальная энергия взаимодействия частиц друг с другом. Эта энергия обусловлена силами межмолекулярного (или межатомного) притяжения и отталкивания. Она зависит от взаимного расположения частиц, то есть от объема тела и его агрегатного состояния. Например, при испарении жидкости совершается работа против сил межмолекулярного притяжения, что ведет к увеличению потенциальной энергии и, как следствие, внутренней энергии системы.

Таким образом, внутренняя энергия является суммой этих двух видов энергии: $U = E_{кинетическая} + E_{потенциальная}$.

Важно отличать внутреннюю энергию от полной механической энергии тела. Во внутреннюю энергию не включают кинетическую энергию движения тела как единого целого и его потенциальную энергию, обусловленную положением во внешних полях (например, гравитационном). Например, летящий самолет обладает огромной кинетической и потенциальной энергией, но эти энергии не являются частью его внутренней энергии.

Для модели идеального газа, где силами взаимодействия между молекулами пренебрегают, потенциальная энергия считается равной нулю ($E_{потенциальная} = 0$). Поэтому его внутренняя энергия равна только сумме кинетических энергий хаотического движения молекул и зависит только от температуры. Для одноатомного идеального газа она рассчитывается по формуле: $U = \frac{3}{2}\nu RT$, где $\nu$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $T$ — абсолютная температура.

Ответ: Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимного расположения и взаимодействия. Она является функцией состояния системы и не включает макроскопическую кинетическую и потенциальную энергию тела как целого.