Подайте приклади ситуацій, коли внутрішня енергія тіла змінюється одночасно з виконанням роботи та передачею тепла. Можливо, чи може внутрішня енергія залишитися незмінною в таких обставинах?
Пошаговый ответ:
Звісно, ось детальні пояснення та приклади:
-
Підігрівання води на плиті:
- Внутрішня енергія: Вода має внутрішню енергію у вигляді кінетичної та потенційної енергії молекул.
- Виконана робота: Плита нагріває воду, передаючи їй тепло.
- Теплопередача: Відбувається передача тепла від плити до води.
- У цьому випадку, внутрішня енергія води зростає, оскільки вона отримує тепло від плити, тобто внутрішня енергія не залишається незмінною.
-
Падіння предмета:
- Внутрішня енергія: Предмет має потенційну енергію через своє положення в гравітаційному полі.
- Виконана робота: Предмет виконує роботу при падінні вниз.
- Теплопередача: В даному випадку може бути мінімальна теплопередача.
- Під час падіння, потенційна енергія перетворюється на кінетичну, і внутрішня енергія змінюється. Вона зменшується, коли предмет падає, і збільшується, коли він піднімається назад.
-
Робота, виконана над газом:
- Внутрішня енергія: Газ має внутрішню енергію у вигляді кінетичної енергії часток і потенційної енергії між частками.
- Виконана робота: Робота може виконуватися, наприклад, при стисненні газу або розширенні його проти опору.
- Теплопередача: Під час стиснення газ нагрівається, а під час розширення газ охолоджується.
- У цьому випадку внутрішня енергія газу змінюється як внаслідок виконаної роботи, так і через теплопередачу.
Отже, внутрішня енергія тіла може змінюватися одночасно з виконанням роботи та передачею тепла. Наприклад, вода нагрівається на плиті (зміна внутрішньої енергії через теплопередачу) і може використовуватися, наприклад, для приготування їжі (виконання роботи).