Номер 16, страница 6 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Согласно молекулярно-кинетической теории, температура тела является мерой средней кинетической энергии хаотического (теплового) движения его частиц (молекул или атомов). Следовательно, нагревание тела означает увеличение средней кинетической энергии его частиц.

Рассмотрим пример с газом в цилиндре под поршнем. Молекулы газа находятся в непрерывном беспорядочном движении, сталкиваясь друг с другом и со стенками сосуда, в том числе и с поршнем.

Когда над газом совершается механическая работа путем его сжатия, поршень движется внутрь цилиндра, уменьшая объем. Молекулы газа, которые движутся в сторону поршня, сталкиваются с ним. Поскольку поршень движется им навстречу, после упругого столкновения скорость молекул увеличивается. Это подобно тому, как теннисный мяч отскакивает от движущейся навстречу ракетки с большей скоростью, чем он подлетал к ней.

В результате множества таких столкновений молекулы газа получают от поршня дополнительную энергию. Это приводит к увеличению их средней кинетической энергии. Так как температура напрямую связана со средней кинетической энергией молекул (для идеального газа средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул равна $E_k = \frac{3}{2}kT$, где $\text{k}$ – постоянная Больцмана, а $\text{T}$ – абсолютная температура), увеличение этой энергии означает повышение температуры газа. Таким образом, совершение механической работы над газом приводит к его нагреванию.

Ответ: При совершении механической работы над телом, например, при сжатии газа поршнем, движущийся поршень передает свою энергию молекулам газа при столкновениях с ними. В результате этого скорость движения молекул и, как следствие, их средняя кинетическая энергия возрастают. Поскольку температура тела является мерой средней кинетической энергии его молекул, тело нагревается.