Номер 1, страница 11 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

1. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

Внутренняя энергия тела представляет собой сумму кинетической энергии хаотического движения всех его частиц (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Согласно первому закону термодинамики, существует два фундаментальных способа изменения внутренней энергии любой термодинамической системы, включая твёрдые тела, жидкости и газы.

Совершение механической работы

Внутреннюю энергию тела можно изменить, совершая над ним работу или когда само тело совершает работу.

• Работа, совершаемая над телом, увеличивает его внутреннюю энергию. Например, если быстро сжимать газ в насосе, зажав выходное отверстие, можно почувствовать, что насос нагрелся. Внешняя сила совершает работу по сжатию газа, эта работа переходит в кинетическую энергию его молекул, увеличивая внутреннюю энергию газа. Другие примеры: нагревание металлической проволоки при её многократном сгибании и разгибании, нагревание тел при трении (потирание ладоней).
• Работа, совершаемая самим телом, уменьшает его внутреннюю энергию. Например, когда газ расширяется и толкает поршень, он совершает работу. Энергия на совершение этой работы берется из внутренней энергии самого газа, в результате чего газ охлаждается (если нет притока тепла извне).

Теплопередача (теплообмен)

Теплопередача — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы, путём передачи энергии от более нагретого тела к менее нагретому. Существует три вида теплопередачи:

• Теплопроводность. Это передача энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счёт взаимодействия непосредственно контактирующих частиц (атомов, молекул). Характерна для твердых тел, но также происходит в жидкостях и газах. Пример: ручка металлической ложки, опущенной в горячий чай, со временем нагревается.
• Конвекция. Этот вид теплопередачи свойственен только жидкостям и газам. Перенос энергии осуществляется потоками (струями) самого вещества. Нагретые слои жидкости или газа имеют меньшую плотность и поднимаются вверх, а более холодные и плотные опускаются вниз, создавая циркуляцию. Пример: обогрев комнаты радиатором отопления, кипение воды.
• Излучение. Это перенос энергии с помощью электромагнитных волн (в основном инфракрасного диапазона). Излучать энергию могут все нагретые тела. Этот процесс не требует наличия среды и может происходить в вакууме. Пример: тепло, которое мы ощущаем от Солнца, костра или раскаленной лампы накаливания.

Эти два способа обобщены в первом законе термодинамики, который гласит, что изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($Q$), и работы, совершенной над системой внешними силами ($A$):

$\Delta U = Q + A$

Таким образом, передавая телу тепло ($Q > 0$) или совершая над ним работу ($A > 0$), мы увеличиваем его внутреннюю энергию. Отнимая у тела тепло ($Q < 0$) или позволяя телу совершать работу ($A < 0$), мы уменьшаем его внутреннюю энергию.

Ответ: Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершением механической работы и теплопередачей (которая включает в себя теплопроводность, конвекцию и излучение).