Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Английский язык Русский язык Геометрия Физика Всеобщая история Обществознание География Биология
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга История

Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах

Содержание

    Мы уже рассматривали явления превращения энергии, когда говорили о внутренней энергии тела. 

    В данном уроке мы более подробно рассмотрим известные нам виды энергии. Вы увидите, как энергия сохраняется в механических и тепловых процессах, переходит от одного тела к другому. 

    Закон сохранения механической энергии

    Когда мы подбрасываем вверх мяч, мы сообщаем ему энергию движения – кинетическую энергию. Мяч поднимается до какой-то высоты, останавливается и начинает падать (рисунок 1).

    Рисунок 1. Сохранение механической энергии
    1. В точке начала движения кинетическая энергия достигает своего максимума, а потенциальная энергия равна нулю
    2. Во время движения мяча вверх кинетическая энергия постепенно превращается в потенциальную. Кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная – увеличивается
    3. В точке максимального подъема вся кинетическая энергия полностью превращается в потенциальную
    4. Во время движения мяча вниз происходит обратный процесс. Потенциальная энергия постепенно превращается в кинетическую. 

    При всех вышеописанных превращениях полная механическая энергия не изменяется.

    Полная механическая энергия тела – это сумма его потенциальной и кинетической энергий:
    $E = E_к + E_п$

    Закон сохранения механической энергии:
    полная механическая энергия тела остается постоянной, если действуют только силы упругости и тяготения и отсутствуют силы трения;
    $E = const$.

    Превращения механической и внутренней энергий

    Проведем простой эксперимент. Возьмем резиновый шарик, поднимем его на определенную высоту над столом и отпустим.

    Он отскакивает от стола, но с каждым разом поднимается на меньшую высоту. Это происходит до тех пор, пока он не остановится. Мы не можем сказать, что его полная механическая энергия оставалась постоянной.

    Почему? На шарик действовали силы трения. При этом часть его механической энергии каждый раз переходила во внутреннюю энергию, пока не не перешла полностью.

    Но далеко не все тела будут отскакивать от поверхности. Когда мы говорили с вами о внутренней энергии тела, был рассмотрен показательный опыт с падением свинцового шарика на свинцовую доску. Его механическая энергия при падении полностью перешла во внутреннюю энергию.

    Таких примеров можно привести множество. Но даже сейчас мы уже можем сделать вывод:

    механическая и внутренняя энергия могут переходить от одного тела к другому.

    Это легко пронаблюдать на тепловых процессах. Например, при теплопроводности энергия переходит от более нагретого тела к менее нагретому.

    В технике часто можно наблюдать превращение внутренней энергии в механическую. Например, внутренняя энергия топлива при его сгорании в двигателе машины превращается в механическую энергию движения.

    Закон сохранения и превращения энергии

    При переходе энергии от одного тела к другому или при превращении одного вида энергии в другой энергия сохраняется.

    Вспомните задачу (№2) из урока Расчет количества теплоты, необходимой для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. В ней мы смешивали холодную и горячую воду. Если не допустить перехода теплоты к другим телам, то мы получаем, что количество теплоты, отданное горячей водой, равняется количеству теплоту, полученному холодной водой.

    Одним из основных законов природы является закон сохранения и превращения энергии:

    Во всех явлениях, которые происходят в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она превращается из одного вида в другой, при этом ее значение сохраняется.

    Отметим, что полностью внутреннюю энергию нельзя превратить в механическую.

    Примеры сохранения и превращения энергии

    Энергия не берется из ниоткуда. У тела не может появиться какая-то энергия, если оно не получило ее от другого тела.

    Солнце – огромный источник энергии для Земли. Солнечные лучи нагревают ее поверхность – их энергия превращается во внутреннюю энергию почв. Воздух, нагреваясь от земной поверхности приходит в движение и появляется ветер. Так внутренняя энергия воздушных масс переходит в механическую энергию.

    Солнечные лучи поглощаются листьями растений. Это способствует течению сложных химических реакций (рисунок 2). Здесь энергия солнечных лучей переходит в химическую энергию.

    Рисунок 2. Фотосинтез растений

    В наше время активно используется солнечная энергия для использования в быту и технике. В местностях, где большое количество солнечных дней в году, излучение Солнца используют для нагревания воды, получения водяного пара. Солнечные батареи – пример преобразования энергии солнечных лучей в электроэнергию.

    Другой источник энергии на Земле – атомная энергия. Атомные электростанции (АЭС) позволяют превратить эту энергию в электрическую для дальнейшего использования человеком.

    5
    5
    5Количество энергии, полученное за урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Вопросы
    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение