Тепловое движение молекул никогда не прекращается. Поэтому любое тело всегда обладает какой-то внутренней энергией.
Изучение тепловых явлений показывает, что на сколько в них уменьшается механическая энергия тел, на столько же увеличивается их внутренняя энергия.
Внутренняя энергия тела зависит от средней кинетической энергии его молекул, а это энергия, в свою очередь, зависит от температуры. При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, т.к. увеличивается средняя скорость. При охлаждении уменьшается.
Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами:
1) Совершение механической работы.
2) Теплопередача.
Изменение внутренней энергии за счет совершения работы:
1) Если работа совершается над телом, то внутренняя энергия тела возрастает. Гвоздь после ударов молотком нагревается и немного деформируется, повышение температуры свидетельствует об увеличении кинетической энергии её частицы. Деформация говорит об изменении потенциальной энергии.
|
|
2) Если работа совершается самим телом, то внутренняя энергия тела уменьшается. Возьмем сосуд, плотно закроем пробкой с отверстием. Через отверстие, с помощью насоса начнем накачивать в сосуд воздух. Через некоторое время пробка с шумом вылетит из сосуда, а в самом сосуде появится туман. Появление тумана означает, что воздух в сосуде стал холоднее и, следовательно, его внутренняя энергия уменьшилась. Это значит, что находившийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая пробку, совершил работу за счет уменьшения своей внутренней энергии. Поэтому температура воздуха и понизилась.
Таким образом, воздух совершает работу за счет своей внутренней энергии, так как сосуд теплоизолирован.
∆U=U2 –U1
∆U=A (внутренняя энергия изменяется на величину совершенной работы)
∆U=Q (на величину, равную количеству передаваемой теплоты)
Изменение внутренней энергии за счет теплопередачи:
Изменение внутренней энергии тела без совершения работы называется теплообменом (теплопередача). Теплообмен возникает между телами (или частями одного и того же тела), имеющими разную температуру.
Чайник с водой, стоящий на плите, металлическая ложка, опущенная в горячую воду, нагреваются. Во всех случаях повышается температура тел, а значит, увеличивается их внутренняя энергия.
Теплообмен между холодной ложкой и горячей водой:
Сначала средняя скорость и кинетическая энергия молекул горячей воды превышает среднюю скорость и кинетическую энергию частиц металла, из которого изготовлена ложка. Но в тех местах, где ложка соприкасается с водой, молекулы горячей воды начинают передавать часть своей кинетической энергии частицам ложки, и те начинают двигаться быстрее. Кинетическая энергия молекул воды при этом уменьшается, а кинетическая энергия частиц ложки увеличивается. Вместе с энергией изменяется и температура: вода постепенно остывает, а ложка нагревается. Изменение их температуры будет до тех пор, пока она станет одинаковой и у ложки и у воды.
|
|
Часть внутренней энергии, переданной от одного тела к другому при теплообмене, называется количеством теплоты (Q). Измеряется в джоулях.
Закон сохранение внутренней энергии.
При любых процессах происходящих в изолированных системах ее внутренняя энергия остается не изменой Q1+Q2+…+Qn=Q
│Qотд│= Qпол – уравнение теплового баланса.
При переходе энергии от одного тела к другому энергия сохраняется.
Вопрос 2: Исследование условий равновесия рычага под действием груза и пружины динамометра. Построение графика Зависимости показаний динамометра от расстояния груза до оси вращения.