Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049184

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

Внутренняя Энергия и Теплопередача

№2. Задание без номера

ID: 00049184

Объясните, почему при откачивании воздуха из баллона внутренняя энергия оставшейся части воздуха уменьшилась.

Источник: Сборник дидактических материалов Пёрышкина

Решение

Тут есть ловушка. Первое, что хочется сказать: «воздуха стало меньше, вот и энергии меньше». Но спрашивают только про ту часть, которая осталась. Число молекул в этой части не менялось.

Мысленно покрась молекулы, которые к концу останутся в баллоне. Вначале они занимали только часть баллона, остальное место занимал воздух, который сейчас откачают. К концу они занимают весь баллон. Значит, эта часть воздуха расширилась.

Расширяясь, она давит на порцию, которая уходит к насосу, и толкает её. Сила действует, порция сдвигается, значит, совершается работа. И совершает её сам оставшийся воздух.

Работа не берётся из ничего. Энергию на неё воздух отдаёт из своего запаса. Молекулы начинают двигаться медленнее, температура падает. Вот поэтому внутренняя энергия оставшейся части уменьшилась.

Проверим себя контрпримером. Если бы дело было только в числе молекул, температура оставшегося воздуха не менялась бы. А опыт показывает другое: при быстрой откачке воздух в баллоне охлаждается, а в стеклянной колбе может даже появиться туман из мелких капель. Стенки понемногу подогревают воздух, но сразу вернуть всё не успевают.

Ответ

Оставшийся в баллоне воздух расширяется и выталкивает уходящую часть к насосу, то есть совершает работу. Энергию на эту работу он берёт из своего запаса, поэтому его внутренняя энергия уменьшается и он охлаждается.

Другие задания по теме «Внутренняя Энергия и Теплопередача» (8)