Закон сохранения энергии в тепловых процессах — задача с подробным решением
📋 Условие задачи
Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведенного списка. Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). При ударе шар и плита немного (А)_______________. При этом изменилось взаимное расположение частиц шара, а значит, изменилась и их (Б)_______________ энергия. Если измерить температуру шара и плиты сразу после удара, то обнаружится, что они нагрелись. При нагревании тела увеличивается средняя (В)________________ энергия частиц. Следовательно, механическая энергия,
💡 Ключевая идея: Вспомни, что температура связана со средней кинетической энергией молекул, а изменение формы меняет потенциальную энергию их взаимодействия.
📖 Пошаговое решение
1
Шаг 1: Анализируем ситуацию. Шар падал и после удара остановился — это неупругий удар, при котором механическая энергия не сохраняется, а переходит во внутреннюю. Мягкий свинец испытывает пластическую деформацию, поэтому на месте А должно быть слово «деформировались».
2
Шаг 2: При деформации меняется взаимное расположение частиц шара и плиты. Энергия, зависящая от расстояния между частицами, — это потенциальная энергия взаимодействия. Поэтому на месте Б нужно вставить «потенциальная».
3
Шаг 3: После удара шар и плита нагрелись, значит, выросла их температура. Температура — мера средней кинетической энергии хаотического движения частиц. Следовательно, на месте В должно быть слово «кинетическая».
Ответ
деформировались, потенциальная, кинетическая
⚠️ Типичные ошибки
Ошибка 1: Перепутать потенциальную и кинетическую энергии местами. Часто на место Б вставляют «кинетическая», так как речь идёт о движении частиц. Но изменение взаимного расположения говорит о потенциальной энергии взаимодействия.
Ошибка 2: Считать, что нагревание увеличивает потенциальную энергию частиц. На самом деле температура напрямую характеризует среднюю кинетическую энергию хаотического движения молекул.
❓ Частые вопросы
Почему при падении шар нагрел плиту, ведь нагревание обычно происходит от трения?
При неупругом ударе свинца возникает пластическая деформация, слои металла смещаются, работа против внутренних сил трения переходит в тепло, что и вызывает нагрев.
Вся ли механическая энергия превратилась во внутреннюю? Куда она делась?
Да, если шар остановился и не разрушился, практически вся механическая энергия перешла во внутреннюю энергию шара и плиты — частично в потенциальную энергию взаимодействия частиц из-за деформации, частично в рост кинетической энергии (нагрев).
Есть похожая задача?
Загрузи фото домашнего задания — Nebula разберёт с тобой по шагам.
Не даёт готовые ответы: учит понимать и думать самостоятельно.