Физика 8 класс учебник параграфф 11 Закон сохранения и превращение энергии в механических и тепловых процессах простыми словами

Кратко

Энергия не исчезает и не появляется из ничего — она только превращается из одного вида в другой. В замкнутой системе полная энергия остаётся постоянной. Механическая энергия может уменьшаться, но тогда ровно на столько же увеличивается внутренняя (тепловая) энергия тел.

Что важно понять

В механике есть два вида энергии:

\[ E_k=\frac{mv^2}{2} \] — кинетическая, энергия движения;

\[ E_p=mgh \] — потенциальная, энергия положения.

Если трение и сопротивление можно не учитывать, то механическая энергия сохраняется:

\[ E_k+E_p=\text{const}. \]

Например, мяч падает: потенциальная энергия превращается в кинетическую. Когда мяч летит вверх — наоборот.

Если есть трение, механическая энергия уменьшается. Но она не «пропадает»: она переходит во внутреннюю энергию тел, то есть тела немного нагреваются.

\[ E_{\text{мех1}}=E_{\text{мех2}}+Q, \]

где \(Q\) — количество теплоты, которое ушло на нагревание.

Примеры

1. Санки съезжают с горки и останавливаются. Их механическая энергия перешла во внутреннюю энергию санок и снега — они слегка нагрелись.
2. Поршень сжимает воздух в цилиндре. Механическая работа превращается во внутреннюю энергию воздуха, он нагревается.
3. В двигателе сгорает топливо. Внутренняя энергия топлива превращается во внутреннюю энергию газов, потом в механическую работу двигателя.
4. Горячая вода отдаёт тепло холодной. В тепловых процессах выполняется тепловой баланс:

\[ Q_{\text{отданное}}=Q_{\text{полученное}}, \]

если нет потерь тепла в окружающую среду.

Мини-проверка

Мяч массой \(0{,}2\) кг падает с высоты 5 м. На высоте 2 м его потенциальная энергия:

\[ E_p=0{,}2\cdot 10\cdot 2=4\ \text{Дж}. \]

Начальная энергия:

\[ E_p=0{,}2\cdot 10\cdot 5=10\ \text{Дж}. \]

Значит, кинетическая энергия на высоте 2 м:

\[ E_k=10-4=6\ \text{Дж}. \]

Скорость:

\[ v=\sqrt{\frac{2E_k}{m}}=\sqrt{\frac{2\cdot 6}{0{,}2}}\approx 7{,}7\ \text{м/с}. \]

Проверка: \(4+6=10\) Дж — полная механическая энергия та же, что и в начале. Вот в этом и состоит закон сохранения энергии.

Главная мысль для ответа: энергия не теряется, а лишь меняет вид; если механическая энергия уменьшилась, значит, она перешла во внутреннюю.