Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049192

Столбик ртути в термометре ползёт вверх, поднимается против силы тяжести. Значит, совершается работа. Но кто её оплачивает? Проследим энергию от начала до конца.

Термометр перед измерением холоднее тела. Человек ставит его под мышку, и энергия сама переходит от более тёплого тела к более холодной ртути. Это теплопередача, и энергия тут уходит из внутренней энергии тела человека.

Ртуть получила энергию и нагрелась. Её внутренняя энергия выросла, молекулы движутся быстрее и сильнее расталкивают друг друга. Поэтому ртуть расширяется. Деваться ей некуда, кроме тонкой трубки, вот столбик и поднимается.

Значит, работу по подъёму столбика совершает расширяющаяся ртуть за счёт своей внутренней энергии, а её она получила от тела человека. Первопричина — внутренняя энергия тела.

Проверим себя числом. Для примера: в термометре $2$ г ртути, то есть $0{,}002$ кг, столбик поднялся на $5$ см, то есть $0{,}05$ м, а ртуть нагрелась на $5\text{ }{}^\circ\text{С}$. Удельная теплоёмкость ртути примерно $140$ Дж/(кг·°С). Работа по подъёму всей этой ртути на такую высоту не больше такой:

$$A=mgh=0{,}002\cdot 10\cdot 0{,}05=0{,}001\text{ Дж}$$

А теплоты ртуть получила такую:

$$Q=cm\Delta t=140\cdot 0{,}002\cdot 5=1{,}4\text{ Дж}$$

Работа составляет совсем малую часть полученной энергии. Её хватает с большим запасом, поэтому объяснение сходится.