Каким способом - свершением работы или теплопередачей – изменялась внутренняя энергия детали: а) при ее пластической деформации с помощью пресса; б) при нагревании ее в печи перед закалкой; в) при быстром охлаждении детали в воде

Имеем закон сохранения энергии для термодинамического процесса (в условной системе — деталь): ΔU = Q − W, где ΔU — изменение внутренней энергии, Q — тепло, переданное системе (положительное, если тепло поступает в деталь), W — работа, совершенная системой над окружающими (положительно, если деталь совершает работу над окружением). Часто удобнее помнить: при деформации работа со стороны окружения может переводиться в тепло внутри детали. а) Пластическая деформация с помощью пресса - В процессе пресса деталь подвергается внешнему механическому воздействию. Пресс делает над ней работу, то есть вокруг детали выполняется внешняя работа. Это означает, что W_by_system < 0 и W (как работа, совершенная системой) отрицательно. - При условии, что теплообмен с окружением пренебрежимо мало (адиабатический режим деформирования), Q ≈ 0. - Тогда ΔU = Q − W ≈ 0 − (отрицательное) = положительно. Внутренняя энергия возрастает. - Физически основная часть этой энергии идёт на нагрев детали из-за пластической работы (механическая энергия превращается в тепло в материалах). В реальности часть энергии может уйти на образование дефектов и остаточных напряжений, но суммарно U растёт. Ответ: за счёт совершения механической работы прессa над деталью (слабо или относительно — часть этой энергии превращается в тепло внутри детали). б) Нагревание в печи перед закалкой - Здесь деталь получает тепло извне от источника: Q > 0. В процессе может происходить минимальное или нулевое изменение объёма, поэтому механическая работа W ≈ 0. - Тогда ΔU = Q − W ≈ Q > 0. - Внутренняя энергия растёт за счёт теплопередачи from печь к детали. Ответ: за счёт теплопередачи (теплоизлишек поступает в деталь). в) Быстрое охлаждение детали в воде - При погружении в воду деталь отдаёт тепло воде. Это значит Q < 0 для детали. В большинстве случаев объёмно-изменяющей работы почти нет, то есть W ≈ 0. - Тогда ΔU = Q − W ≈ Q < 0. - Соответственно внутренняя энергия уменьшается. Ответ: за счёт теплопередачи от детали к воде (теплопередача, тепло уходящее из детали). Коротко: - а) изменение U преимущественно за счёт механической работы пресса (с преобразованием части этой работы в тепло); - б) изменение U за счёт теплопередачи из печи (тепло в деталь); - в) изменение U за счёт теплопередачи в воду (деталь теряет тепло).