Краткий пересказ способы изменения внутренней энергии тела 8 класс перышкин

§ 3. Способы изменения внутренней энергии тела

Внутренняя энергия тела не является какой-то постоянной величиной. У одного и того же тела она может изменяться.

При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, так как увеличивается средняя скорость движения молекул.

Следовательно, возрастает кинетическая энергия молекул этого тела. С понижением температуры, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается.

Таким образом, внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул.

Попытаемся выяснить, каким способом можно увеличить или уменьшить скорость движения молекул. Для этого проделаем следующий опыт. Укрепим тонкостенную латунную трубку на подставке (рис. 3). Нальём в трубку немного эфира и закроем пробкой. Затем трубку обовьём верёвкой и начнём быстро двигать её то в одну сторону, то в другую. Через некоторое время эфир закипит, и пар вытолкнет пробку. Опыт показывает, что внутренняя энергия эфира увеличилась: ведь он нагрелся и даже закипел.

Увеличение внутренней энергии произошло в результате совершения работы при натирании трубки верёвкой.

Нагревание тел происходит также при ударах, разгибании и сгибании, т. е. при деформации. Внутренняя энергия тела во всех приведённых примерах увеличивается.

Следовательно, внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу.

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

Проделаем следующий опыт

В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, накачаем воздух через специальное отверстие в ней (рис. 4).

Через некоторое время пробка выскочит из сосуда. В момент, когда пробка выскакивает из сосуда, образуется туман. Его появление означает, что воздух в сосуде стал холоднее. Находящийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая пробку, совершает работу. Эту работу он совершает за счёт своей внутренней энергии, которая при этом уменьшается. Судить об уменьшении внутренней энергии можно по охлаждению воздуха в сосуде. Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить путём совершения работы.

Внутреннюю энергию тела можно изменить и другим способом, без совершения работы. Например, вода в чайнике, поставленном на плиту, закипает. Воздух и различные предметы в комнате нагреваются от радиатора центрального отопления, крыши домов нагреваются лучами солнца и т. п. Во всех этих случаях повышается температура тел, а значит, увеличивается их внутренняя энергия. Но при этом работа не совершается.

Значит, изменение внутренней энергии может происходить не только в результате совершения работы.

Как можно объяснить увеличение внутренней энергии в этих случаях?

Рассмотрим следующий пример

Опустим в стакан с горячей водой металлическую спицу. Кинетическая энергия молекул горячей воды больше кинетической энергии частиц холодного металла. Молекулы горячей воды при взаимодействии с частицами холодного металла будут передавать им часть своей кинетической энергии. В результате этого энергия молекул воды в среднем будет уменьшаться, а энергия частиц металла будет увеличиваться. Температура воды уменьшится, а температура металлической спицы постепенно увеличится. Через некоторое время их температуры выравняются. Этот опыт демонстрирует изменение внутренней энергии тел.

Итак, внутреннюю энергию тел можно изменить путём теплопередачи.

• Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Теплопередача всегда происходит в определённом направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.

Когда температуры тел выравняются, теплопередача прекращается.

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

Теплопередача, в свою очередь, может осуществляться: 1) теплопроводностью; 2) конвекцией; 3) излучением.

Вопросы

1. Пользуясь рисунком 3, расскажите, как изменяется внутренняя энергия тела, когда над ним совершают работу.
2. Опишите опыт, показывающий, что за счёт внутренней энергии тело может совершить работу.
3. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела способом теплопередачи.
4. Объясните на основе молекулярного строения вещества нагревание спицы, опущенной в горячую воду.
5. Что такое теплопередача?
6. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

Упражнение 2

1. Сила трения совершает над телом работу. Меняется ли при этом внутренняя энергия тела? По каким признакам можно судить об этом?

2. При быстром спуске по канату нагреваются руки. Объясните, почему это происходит.

Задание

Положите монету на лист фанеры или деревянную доску. Прижмите монету к доске и двигайте её быстро то в одну, то в другую сторону. Заметьте, сколько раз надо передвинуть монету, чтобы она стала тёплой, горячей. Сделайте вывод о связи между выполненной работой и увеличением внутренней энергии тела.

Источник

Краткий пересказ способы изменения внутренней энергии тела 8 класс перышкин

Существуют два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная. Сумма кинетической и потенциальной энергии тела называется его полной механической энергией, которая зависит от скорости движения тела и от его положения относительно того тела, с которым оно взаимодействует. Если тело обладает энергией, то оно может совершить работу. При совершении работы энергия тела изменяется. Значение работы равно изменению энергии. (подробнее о Механической энергии в конспекте «Механическая энергия. Закон сохранения энергии»)

Внутренняя энергия

Если в закрытую пробкой толстостенную банку, дно которой покрыто водой, накачивать, то через какое-то время пробка из банки вылетит и в банке образуется туман. Пробка вылетела из банки, потому что находившийся там воздух действовал на неё с определённой силой. Воздух при вылете пробки совершил работу. Известно, что работу тело может совершить, если оно обладает энергией. Следовательно, воздух в банке обладает энергией.

При совершении воздухом работы понизилась его температура, изменилось его состояние. При этом механическая энергия воздуха не изменилась: не изменились ни его скорость, ни его положение относительно Земли. Следовательно, работа была совершена не за счёт механической, а за счёт другой энергии. Эта энергия — внутренняя энергия воздуха, находящегося в банке.

Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Кинетической энергией (Ек) молекулы обладают, так как они находятся в движении, а потенциальной энергией (Еп), поскольку они взаимодействуют. Внутреннюю энергию обозначают буквой U. Единицей внутренней энергии является 1 джоуль (1 Дж). U = Eк + En.

Способы изменения внутренней энергии

Чем больше скорости движения молекул, тем выше температура тела, следовательно, внутренняя энергия зависит от температуры тела. Чтобы перевести вещество из твёрдого состояния в жидкое состояние, например, превратить лёд в воду, нужно подвести к нему энергию. Следовательно, вода будет обладать большей внутренней энергией, чем лёд той же массы, и, следовательно, внутренняя энергия зависит от агрегатного состояния тела.

Внутреннюю энергию можно изменить при совершении работы. Если по куску свинца несколько раз ударить молотком, то даже на ощупь можно определить, что кусок свинца нагреется. Следовательно, его внутренняя энергия, так же как и внутренняя энергия молотка, увеличилась. Это произошло потому, что была совершена работа над куском свинца.

Если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается, а если над ним совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается.

Если в стакан с холодной водой налить горячую воду, то температура горячей воды понизится, а холодной воды — повысится. В рассмотренном примере механическая работа не совершается, внутренняя энергия тел изменяется путём теплопередачи, о чем и свидетельствует понижение её температуры.

Молекулы горячей воды обладают большей кинетической энергией, чем молекулы холодной воды. Эту энергию молекулы горячей воды передают молекулам холодной воды при столкновениях, и кинетическая энергия молекул холодной воды увеличивается. Кинетическая энергия молекул горячей воды при этом уменьшается.

Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.

Конспект урока по физике в 8 классе «Внутренняя энергия».

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