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

Способы изменения внутренней энергии тела

Содержание

    Вы уже знаете, что механическая энергия тела (кинетическая и потенциальная) может изменяться. Внутренняя энергия тела также не является постоянной величиной, она может менять свое значение. Внутренняя энергия зависит от температуры: при ее повышении внутренняя энергия увеличивается. Происходит это за счет увеличения средней скорости движения молекул и возрастания их кинетической энергии. При понижении температуры внутренняя энергия, наоборот, понижается. Значит, внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул.

    В данном уроке мы выясним, каким способом можно изменить скорость движения молекул. Таким образом, мы определим, при каких условиях происходит изменение внутренней энергии и дадим определения новым понятиям.

    Совершение работы над телом

    Рассмотрим опыт, представленный на рисунке 1.

    Рисунок 1. Изменение внутренней энергии тела путем совершения работы над ним.

    У нас есть металлическая трубка, закрепленная на подставке. Наливаем в трубку немного эфира (бесцветная летучая жидкость, употребляется в технике и медицине для дезинфекции, имеет температуру кипения около $35 \degree C$). Закрываем пробкой. Обвиваем вокруг трубки веревку, и начинаем быстро двигать ее в разные стороны. Что произойдет?

    После некоторого времени наших манипуляций с веревкой, эфир закипит. Его пар вытолкнет пробку. 

    Такой способ используется при разведении огня в диких условиях. Древние люди обладали им в совершенстве. При вращении сухой кусок дерева нагревался более чем на $250 \degree C$ и загорался.

    Внутренняя энергия эфира изменилась – она увеличилась. Он не только нагрелся, но и закипел. Натирая трубку веревкой, мы совершали механическую работу.

    Также тела нагреваются при деформациях: ударах (вспомните опыт из прошлого урока с шаром из свинца), разгибании, сгибании (можно провести простой опыт, сгибая медную проволоку) и др.

    Внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу.

    Когда нам холодно, мы начинаем дрожать – происходят мышечные сокращения. Таким образом наш организм увеличивает температуру тела – за счет работы мышц увеличивается внутренняя энергия.

    Совершение работы самим телом

    Рассмотрим опыт, представленный на рисунке 2.

    Рисунок 2. Изменение внутренней энергии тела путем совершения работы самим телом.

    У нас имеется стеклянный сосуд, который закрывается пробкой. В пробке есть специальное отверстие. Через него с помощью насоса начнем закачивать в сосуд воздух. 

    Через некоторое время пробка вылетит. В этот момент можно заметить как образуется туман. Это означает, что воздух в сосуде стал холоднее. 

    Вытолкнув пробку, сжатый воздух в сосуде совершил работу. Т. к. температура воздуха понизилась, мы можем сказать, что его внутренняя энергия тоже уменьшилась.

    Если работу совершает само тело, то его его внутренняя энергия уменьшается.

    Внутреннюю энергию тела можно изменить путем совершения работы.

    Теплопередача

    Можно ли изменить внутреннюю энергию тела без совершения работы? 

    Мы часто наблюдаем ситуации, когда увеличивается температура тела. Например, закипание воды в чайнике, воздух нагревается от батарей отопления в квартире, нагреваются предметы, оставленные на солнце. Работа во всех этих примерах не совершается.

    Попробуем объяснить увеличение внутренней энергии в таких случаях на следующем примере. Опустим обычную металлическую ложку в стакан с горячей водой (рисунок 3).

    Рисунок 3. Изменение внутренней энергии тела без совершения работы.

    Что будет происходить? 

    1. Температура горячей воды намного больше температуры холодной ложки. Значит, кинетическая энергия молекул воды больше кинетической энергии частиц металлической ложки
    2. Молекулы воды начинают взаимодействовать с частицами металла – передают им часть своей кинетической энергии
    3. Энергия молекул воды уменьшается, энергия частиц металла увеличивается
    4. Температура воды уменьшается, температура ложки увеличивается
    5. Вскоре им температуры выравниваются

    Внутреннюю энергию тела можно изменить путем теплопередачи.

    Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы самими телом или над ним.

    • Теплопередача происходит между телами с разной температурой
    • Теплопередача идет в направлении от тел с более высокой температурой к телам с более низкой
    • Теплопередача заканчивается, когда температуры тел выравниваются (становятся равны друг другу)

    В мороз многие водоплавающие птицы (например, утки) охотно залезают в воду. В такую погоду температура воды выше температуры воздуха, что позволяет птицам не замерзать.

    Способы изменения внутренней энергии тела

    Итак,

    внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.

    Существует три вида теплопередачи:

    1. Теплопроводность
    2. Конвекция
    3. Излучение

    Виды теплопередачи будут изучены нами в следующих уроках.

    5
    5
    5Количество энергии, полученное за урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Вопросы
    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение