Домашнее задание, страница 11 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

Возьмите кусок алюминиевой проволоки и быстро согните ее несколько раз. После этого коснитесь пальцем места сгиба. Объясните, как и почему изменилась внутренняя энергия проволоки.

Решение

Когда мы многократно и быстро сгибаем алюминиевую проволоку, мы совершаем над ней механическую работу. Этот процесс вызывает пластическую деформацию металла. Внутри проволоки происходит изменение ее кристаллической структуры: слои атомов смещаются друг относительно друга, возникают и движутся дефекты в кристаллической решетке (дислокации).

Совершаемая работа идет на преодоление сил внутреннего трения и сил взаимодействия между атомами в металле. Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии системы $ \Delta U $ равно сумме работы $ A $, совершенной над системой, и количества теплоты $ Q $, переданного системе:

$ \Delta U = A + Q $

В данном случае работа $ A $ совершается над проволокой внешней силой. Поскольку сгибание происходит быстро, можно считать, что теплообмен с окружающей средой незначителен, то есть $ Q \approx 0 $. Таким образом, практически вся совершенная механическая работа переходит во внутреннюю энергию проволоки:

$ \Delta U \approx A $

Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Увеличение внутренней энергии приводит к увеличению кинетической энергии колебательного движения атомов алюминия в узлах кристаллической решетки. Макроскопически это проявляется как повышение температуры проволоки. Именно поэтому место сгиба становится горячим на ощупь.

Ответ: Внутренняя энергия проволоки увеличилась. Это произошло потому, что механическая работа, совершаемая при многократном сгибании проволоки, перешла во внутреннюю энергию, вызвав ее нагревание.