Физика 8 класс перышкин способы изменения внутренней энергии тела видеоурок

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту

Главная
8-Класс
Физика
Видеоурок «Способы изменения внутренней энергии»

Перед изучением новой темы вспомним, что же такое внутренняя энергия тела и от чего она зависит.

Задавались ли вы когда-нибудь вопросом, почему те или иные тела, взаимодействуя, нагреваются? Что происходит внутри этих тел? К некоторым явлениям мы настолько привыкаем, что начинаем принимать их существование как должное.

Взять, к примеру, закипающий чайник. Что мы видим? Вода бурлит, стремясь вырваться из своего заточения.

Мы знаем, что все тела и вещества состоят из мельчайших частиц – молекул. Именно эти частицы при увеличении температуры увеличивают скорость своего движения, разбегаясь и сталкиваясь. И чем температура выше, тем интенсивнее происходят эти процессы.

Таким образом, при увеличении скорости движения молекул увеличивается их кинетическая энергия.

Движение становится более беспорядочным, всё чаще происходят столкновения молекул, то есть их взаимодействие. Таким образом, увеличивается энергия взаимодействия молекул, то есть их потенциальная энергия.

А кинетическая и потенциальнаяэнергия молекул в совокупности представляют собой внутреннюю энергию тела. Отсюда можно сделать вывод: чем выше температура тела, тем выше еговнутренняя энергия.

Выясним, каким образом можно изменить скорость движения молекул. Вспомним, как древние люди добывали огонь трением. Что при этом происходило?

Над сухой щепкой совершалась работа против сил трения. В результате обе деревянные поверхности нагревались, что способствовало возникновению процесса горения. Таких примеров множество: многократно сгибаемая и разгибаемая проволока нагревается, также в процессе обработки нагреваются напильник и деталь и т.д.

Все эти примеры служат доказательством тому, что внутренняя энергиятела увеличивается при совершении над телом работы.

А что если тело само совершает работу?

Рассмотрим опыт: в закрытый резиновой пробкой стеклянный сосуд, в котором находится несколько капель воды, будем нагнетать воздух с помощью насоса.

Через какое-то время пробка вылетит из сосуда, а в самом сосуде образуется туман.

Дело в том, что сжатый воздух выталкивает пробку, совершая при этом работу.

Работа совершается за счет внутренней энергии воздуха, которая при этом уменьшается. Этим и объясняется понижение температуры в сосуде и, как следствие, появление тумана. Таким образом, внутренняя энергия тела, совершающего работу, уменьшается.

Вспомним пример с чайником, греющимся на плите. За счет чего в данном случае происходит увеличение внутренней энергии? Явно не за счет работы против сил трения. Таким образом, внутреннюю энергию тела можно изменить без совершения работы.

Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения над телом либо самим телом работы называется теплопередачей.

Теплопередача происходит в направлении от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой. Теплопередача прекращается в тот момент, когда температуры тел становятся одинаковыми.

Существует несколько видов теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. Рассмотрим примеры. Чайник на плите (именно сам чайник) нагревается за счет теплопроводности.Вода, получающая тепло от нагретого чайника, нагревается за счёт конвекции.

А если налить холодную воду в блюдце и выставить на солнце, то нагревание будет происходить за счет излучения. Более подробно данные процессы будут изучены на следующих уроках.

Подводя итоги, изобразим схематично способы изменения внутренней энергии тела.

Источник

Внутренняя энергия

Урок 2. Физика 8 класс

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Внутренняя энергия»

В физике есть несколько типов явлений, такие как механические, тепловые, световые, электромагнитные и другие явления. Любое подобное явление сопровождается затратами энергии. Известно, что существует два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная.

Кинетическая энергия — это энергия движущегося тела. То есть, любой движущийся объект обладает кинетической энергией. Это может быть движущийся автомобиль, идущий человек, бегущая собака и так далее. Кинетическая энергия зависит от массы тела и от скорости его движения. Вычисляется кинетическая энергия по следующей формуле:

Потенциальная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел в соответствии с их расположением относительно друг друга. Например, любое тело, поднятое над землей, обладает потенциальной энергией. Потенциальная энергия зависит от массы тела и от высоты, на которую это тело поднято и вычисляется по формуле:

Кроме того, тело может обладать и тем и другим видом энергии одновременно. Скажем, самолет, движется с определенной скоростью (а потому обладает кинетической энергией) и летит на определенной высоте (а потому обладает потенциальной энергией).

В этом случае, полной энергией тела будет сумма потенциальной и кинетической энергий: E = Е_к + Е_п.

Кинетическая и потенциальная энергия могут превращаться друг в друга. Самый очевидный пример — это свободное падение, при котором тело теряет высоту, но набирает скорость. Допустим, мячик, держат, на начальной высоте h₀. Тогда он обладает потенциальной энергией mgh₀ и нулевой скоростью. В этом случае кинетическая энергия будет равна нулю.

Предположим, мяч отпустили. В результате свободного падения тело переместилось в точку соприкосновения с землей, и соответственно, на нулевую высоту. Теперь потенциальная энергия равна нулю. Однако, при падении скорость мяча возросла от нуля до v. Следовательно, его кинетическая энергия возросла до

Таким образом, мяч потерял всю свою потенциальную энергию, но приобрел кинетическую, хотя сначала не имел кинетической энергии, но обладал потенциальной.

Заметим, однако, что после соприкосновения с землёй и нескольких отскоков, мячик остался лежать на земле неподвижно. А это означает, что и кинетическую энергию он тоже потерял. Ни в коем случае, нельзя делать из этого вывод, что энергия мяча просто пропала. Если мы посмотрим внимательно, то увидим, что в момент удара мяч немного сплюснулся, а потом снова приобрел исходную форму за счет своей эластичности. Потом он подпрыгнул, но уже на высоту меньше, чем исходная. И так до тех пор, пока полностью не остановился. Каждый раз при ударе, мячик деформировался и возвращался к исходной форме. На это и была потрачена часть механической энергии. Кроме того, если мы измерим температуру мяча, то убедимся, что он немного нагрелся (также, как и участок поверхности, о которую он ударялся). А, как мы помним из предыдущего урока, температура — это мера кинетической энергии молекул.

Следовательно, часть механической энергии превратилась во внутреннюю энергию мяча. Внутренняя энергия тела складывается из механической энергии молекул: кинетической и потенциальной.

Также, как и в системе тел, энергия системы складывается из энергий каждого тела, в теле внутренняя энергия складывается из энергии молекул:

Внутренняя энергия тела зависит от температуры (так как температурой описывается кинетическая энергия молекул) и агрегатного состояния вещества (так как от него зависит расположение молекул относительно друг друга). Так мы подошли к теме следующего урока: способы изменения внутренней энергии. Заметим, тем не менее, что скорость самого тела никак не влияет на внутреннюю энергию, также как и его положение, относительно других тел, не влияет, на расстояние между молекулами.

Источник

Способы изменения внутренней энергии

Урок 3. Физика 8 класс

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Способы изменения внутренней энергии»

На предыдущем уроке мы уже узнали, от чего зависит внутренняя энергия. Теперь попытаемся разобраться, как её можно изменить. При повышении температуры увеличивается скорость движения молекул, следовательно, возрастает их кинетическая энергия и внутренняя энергия тела. И, наоборот: при понижении температуры, внутренняя энергия уменьшается.

Проведем маленький эксперимент. Возьмем деревянные палочки и потрём их друг о друга. Через некоторое время они нагреются, а, следовательно, их внутренняя энергия увеличится. То же самое произойдёт и при ударе. Нетрудно догадаться, что при деформации тело тоже нагревается, так как деформация может являться следствием удара. Во всех этих случаях, над телом совершалась та или иная работа. Значит, увеличение внутренней энергии происходит при совершении работы над телом.

Рассмотрим другой пример. В стеклянный сосуд бросим несколько горящих спичек, а на горлышко сосуда положим варёное яйцо. Через некоторое время спички потухнут, в результате чего воздух начнёт остывать. Из-за этого яйцо засосет внутрь. Это произойдет из-за того, что давление внутри сосуда понизится и будет не достаточным, чтобы сдерживать давление снаружи. Из этого можно сделать вывод, что внутренняя энергия воздуха внутри сосуда уменьшилась. Заметим, что понижение давления произошло из-за сжатия воздуха при понижении температуры, то есть, воздух совершил работу. Следовательно, уменьшение внутренней энергии происходит, когда тело само совершает работу.

Однако, изменить внутреннюю энергию можно и путём теплопередачи.

Нальём воду в чайник, и нагреем.

Для того, чтобы вода закипела, мы должны сообщить ей некоторое количество теплоты, то есть, произвести теплопередачу. Чем дольше продолжается теплопередача, тем больше становится температура воды и её внутренняя энергия. Через некоторое время вода закипит, а, значит, её внутренняя энергия увеличится.

Проведем ещё один эксперимент. Нальем в кружку горячий чай. Через некоторое время кружка нагреется, а чай, напротив, остынет, а, значит, его внутренняя энергия уменьшится.

Дело в том, что в этом случае, чай сам совершил теплопередачу, а именно, — нагрел кружку и часть окружающего воздуха.

Как видим, теплопередача всегда происходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Когда температуры тел выравниваются, теплопередача прекращается. Способами теплопередачи являются теплопроводность, конвекция и излучение. О них мы поговорим на следующих уроках.

Итак, изменить внутреннюю энергию тела можно с помощью механической работы или теплопередачи.

Изменится ли внутренняя энергия мяча, если, находясь в комнате, его подбросить в воздух?

Нет, потому что бросок не изменил ни температуру мяча, ни его агрегатное состояние. Над мячом не была совершена работа, и сам мяч не совершал работы. Теплопередача тоже отсутствовала, поэтому внутренняя энергия меча не изменилась.

Изменится ли внутренняя энергия мяча, если, находясь в комнате, его подбросить так, чтоб он отскочил от потолка?

Да, потому что при ударе о потолок мяч на время деформируется, а, следовательно, его внутренняя энергия возрастёт, так как над мячом была совершена работа.

Изменится ли внутренняя энергия льда, если его растопить?

Конечно. Ведь растопить лед — значит, превратить его в воду, а это изменение агрегатного состояния, да и температуры тоже. Кроме того, чтобы растопить лёд нужно осуществить теплопередачу.

Изменится ли внутренняя энергия кусочка мела, если провести им по доске? Конечно. Ведь мел пишет только тогда, когда трение достаточно велико, а трение, как мы помним из примера, совершает работу над телом. Кроме того, часть мела останется на доске. Это изменит количество молекул, содержащихся в данном кусочке, а, как мы помним, внутренняя энергия тела — это суммарная энергия всех молекул этого тела.

Источник