Тепловые Явления — Задание 7 Физика 8 Класс №00049069

Спутник летает годами и не нагревается, а потом вдруг сгорает как спичка. Откуда столько энергии? Она у него уже была, просто в другом виде.

Шаг первый, запас на орбите. Спутник высоко над Землёй, поэтому у него есть потенциальная энергия. И он очень быстрый, примерно $8$ км/с, поэтому у него есть кинетическая энергия. Вместе это механическая энергия.

Шаг второй, снижение. Спутник теряет высоту, и потенциальная энергия уменьшается. Часть её переходит в кинетическую, поэтому при снижении спутник не замедляется, как можно было бы подумать.

Шаг третий, плотный воздух. Внизу на такой скорости появляется огромная сила сопротивления. Воздух перед спутником резко сжимается и раскаляется, частицы воздуха бьют по обшивке. Сила сопротивления совершает работу, а механическая энергия при этом убывает.

Шаг четвёртый, куда она девается. Энергия не исчезает, это закон сохранения. Убыль механической энергии равна прибавке внутренней энергии спутника и воздуха:

$$E_{\text{мех. было}}-E_{\text{мех. стало}}=\Delta U$$

Частицы обшивки и воздуха начинают двигаться быстрее, поэтому всё сильно нагревается. Обшивка плавится и загорается. При горении добавляется ещё и энергия, запасённая в самом веществе, но главное превращение здесь такое: механическая энергия переходит во внутреннюю.

Проверим себя. На большой высоте воздуха почти нет, поэтому и работы сопротивления почти нет, и спутник не раскаляется. А метеор, та самая падающая звезда, сгорает в атмосфере по той же причине. Всё сходится.