1. Пользуясь рисунком 3, расскажите, как изменяется внутренняя энергия тела, когда над ним совершают работу.
При совершении работы (при натирании трубки веревкой) увеличивается температура, а значит, и внутренняя энергия.
2. Опишите опыт, показывающий, что за счёт внутренней энергии тело может совершить работу.
В тослстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, накачаем воздух через специальное отверстие в ней. 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 сжатый воздух, выталкивая пробку, совершает работу. Эту работу он совершил за счет своей внутренней энергии, которая при этом уменьшается.
3. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела способом теплопередачи.
Воздух и различные предметы в комнате нагреваются от радиатора центрального отопления; крыши домов нагреваются лучами солнца.
4. Объясните на основе молекулярного строения вещества нагревание спицы, опущенной в горячую воду.
Средняя кинетическая энергия молекул спицы меньше средней кинетической энергии молекул воды. Молекулы воды будут передавать часть своей кинетической энергии молекулам спицы, в результате чего спица нагреется, а вода несколько охладится.
5. Что такое теплопередача?
Теплопередача — процес изменения внутренней энергии без совершения рабтоты над телом или самым телом.
6. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.
Источник
Пользуясь рисунком 3, расскажите, как изменяется.
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?
Ответы:
1. При совершении работы — натирании трубки с эфиром с помощью веревки произошло увеличение внутренней энергии, а значит и повышение температуры трубки и эфира в ней до закипания и выбивания пробки из трубки.
2. Примером превращения внутренней энергии в работу может служить кипячение воды в сосуде с крышкой (кастрюля), которая подпрыгивает, то есть движется под действием энергии пара.
3. Примеры изменения внутренней энергии тела за счет теплопередачи: прогревание органов тела УВЧ-излучением, нагрев воздуха в фене электроспиралью, нагрев пищи при варке на газовой горелке и т. п.
4. Если сначала вода горячая, а спица холодная, то средняя кинетическая энергия молекул воды была больше средней кинетической энергии частиц холодного металла. Постепенно молекулы воды передадут часть своей энергии металлу, и их температуры выравнятся. Таким образом произойдет изменение внутренней энергии воды и спицы.
5. Теплопередача — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
6. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.
Источник
Опыты по теме «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии»
Опыты по теме «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии».
1. Измерьте домашним термометром температуру воды, налитой в банку или бутылку.
Плотно закройте сосуд и 10–15 мин интенсивно встряхивайте его,
после чего вновь измерьте температуру.
Чтобы исключить передачу тепла от рук, наденьте варежки или заверните сосуд в полотенце.
Какой способ изменения внутренней энергии вы использовали? Поясните.
2.Возьмите новый целый полиэтиленовый пакет. Ополосните пакет внутри горячей водой так,
чтобы остались капли. Герметично привяжите его к наконечнику велосипедного насоса
или большой резиновой груши. Энергично накачайте воздух в пакет, чтобы он лопнул. В воздухе появится туман. Объясните наблюдаемое явление.
3. Сделайте около 50 интенсивных ударов молотком по железному предмету.
Проверьте на ощупь изменение температуры металла и молотка. Объясните явление.
4. Положите монету на кусок деревянной доски и энергично потрите ее, прижимая к поверхности,
в течение нескольких минут. Руками проверьте, как изменилась температура монеты.
Объясните результат.
5. Опыт, показывающий, что ощущение тепла и холода является субъективным фактом.
На столе устанавливаются три сосуда: с горячей, с холодной и с тёплой водой.
Предлагаем одному желающему ученику поместить одну руку в холодную воду, другую в горячую. Что ощущает каждая рука?
Через некоторое время – обе руки опустить в тёплую воду. Ученик сообщает, что теперь правая рука ощущает холод, а левая тепло.
6. Падение металлического шарика на металлическую плиту.
Потенциальная энергия превращается в кинетическую.
Шарик остановился.
– Куда исчезла механическая энергия?
Смоделируем ситуацию и возьмём вместо металлического шарика пластилиновый. Что происходит с шариком?
А теперь возьмём металлический шарик, а вместо металлической плиты возьмём … (на что нужно бросить шарик, чтобы теперь поверхность деформировалась?) на песок.
– Что происходит с песком?
7. Убедиться в том, что совершение работы влияет на процесс изменения внутренней энергии, можно на простом опыте – потрите руки друг о друга и вы заметите, как ладони нагреваются, это и будет свидетельствовать об изменении внутренней энергии. Что демонстрирует этот опыт? Он наглядно демонстрирует, что при совершении механической работы (трение ладоней) повышается их внутренняя энергия.
8. Когда стальной нож затачивают на точильном круге, он сильно нагревается. А как еще можно повысить температуру ножа?
9. Сгибание медной проволоки.
На парте по одной проволоке, задание сгибать и разгибать несколько раз проволоку.
Вопрос: как изменилась температура проволоки в месте сгиба?
Ответ: Проволока нагрелась.
Вопрос: изменилась ли кинетическая энергия частиц, из которых состоит проволока?
Ответ: Да, изменилась.
Вопрос: Что произошло с внутренней энергией проволоки?
Ответ: внутренняя энергия тела увеличилась.
10. На столе алюминиевая проволока, свеча, спички. С помощью предметов на столе покажите, как можно изменить внутреннюю энергию этими способами.
1. сгибание и разгибание алюминиевой проволоки;
Источник
Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии
1. Существуют два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная. Кинетической энергией обладает любое движущееся тело; она прямо пропорциональна массе тела и квадрату его скорости. Потенциальной энергией обладают взаимодействующие между собой тела. Потенциальная энергия тела, взаимодействующего с Землёй, прямо пропорциональна его массе и расстоянию между
ним и поверхностью Земли.
Сумма кинетической и потенциальной энергии тела называется его полной механической энергией. Таким образом, полная механическая энергия 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.
2. Если в закрытую пробкой толстостенную банку, дно которой покрыто водой, накачивать воздух (рис. 67), то через какое-то время пробка из банки вылетит и в банке образуется туман.
Это объясняется тем, что в воздухе, находящемся в банке, присутствует водяной пар, образующийся при испарении воды. Появление тумана означает, что пар превратился в воду, т.е. сконденсировался, а это может происходить при понижении температуры. Следовательно, температура воздуха в банке понизилась.
Причина этого следующая. 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.
3. Внутренней энергией тела называют сумму кинетической энергии движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
Кинетической энергией \( (E_к) \) молекулы обладают, так как они находятся в движении, а потенциальной энергией \( (E_п) \) , поскольку они взаимодействуют.
Внутреннюю энергию обозначают буквой \( U \) . Единицей внутренней энергии является 1 джоуль (1 Дж).
4. 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.
Внутренняя энергия тела не зависит от его движения как целого и от его взаимодействия с другими телами. Так, внутренняя энергия мяча, лежащего на столе и на полу, одинакова, так же как и мяча, неподвижного и катящегося по полу (если, конечно, пренебречь сопротивлением его движению).
Об изменении внутренней энергии можно судить по значению совершённой работы. Кроме того, поскольку внутренняя энергия тела зависит от его температуры, то по изменению температуры тела можно судить об изменении его внутренней энергии.
5. Внутреннюю энергию можно изменить при совершении работы. Так, в описанном опыте внутренняя энергия воздуха и паров воды в банке уменьшалась при совершении ими работы по выталкиванию пробки. Температура воздуха и паров воды при этом понижалась, о чём свидетельствовало появление тумана.
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 этом случае работа не совершается, однако внутренняя энергия горячей воды уменьшается, о чем и свидетельствует понижение её температуры.
Поскольку вначале температура горячей воды была выше температуры холодной воды, то и внутренняя энергия горячей воды больше. А это значит, что 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.
В рассмотренном примере механическая работа не совершается, внутренняя энергия тел изменяется путём теплопередачи.
Теплопередачей называется способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. Внутренняя энергия газа в запаянном сосуде постоянного объёма определяется
1) хаотическим движением молекул газа
2) движением всего сосуда с газом
3) взаимодействием сосуда с газом и Земли
4) действием на сосуд с газом внешних сил
2. Внутренняя энергия тела зависит от
A) массы тела
Б) положения тела относительно поверхности Земли
B) скорости движения тела (при отсутствии трения)
1) только А
2) только Б
3) только В
4) только Б и В
3. Внутренняя энергия тела не зависит от
A) температуры тела
Б) массы тела
B) положения тела относительно поверхности Земли
1) только А
2) только Б
3) только В
4) только А и Б
4. Как изменяется внутренняя энергия тела при его нагревании?
1) увеличивается
2) уменьшается
3) у газов увеличивается, у твёрдых и жидких тел не изменяется
4) у газов не изменяется, у твёрдых и жидких тел увеличивается
5. Внутренняя энергия монеты увеличивается, если её
1) нагреть в горячей воде
2) опустить в воду такой же температуры
3) заставить двигаться с некоторой скоростью
4) поднять над поверхностью Земли
6. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится на полке, висящей на высоте 80 см относительно стола. Внутренняя энергия стакана с водой на столе равна
1) внутренней энергии воды на полке
2) больше внутренней энергии воды на полке
3) меньше внутренней энергии воды на полке
4) равна нулю
7. После того как горячую деталь опустят в холодную воду, внутренняя энергия
1) и детали, и воды будет увеличиваться
2) и детали, и воды будет уменьшаться
3) детали будет уменьшаться, а воды увеличиваться
4) детали будет увеличиваться, а воды уменьшаться
8. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится в самолете, летящем со скоростью 800 км/ч. Внутренняя энергия воды в самолёте
1) равна внутренней энергии воды в комнате
2) больше внутренней энергии воды в комнате
3) меньше внутренней энергии воды в комнате
4) равна нулю
9. После того как в чашку, стоящую на столе, налили горячую воду, внутренняя энергия
1) чашки и воды увеличилась
2) чашки и воды уменьшилась
3) чашки уменьшилась, а воды увеличилась
4) чашки увеличилась, а воды уменьшилась
10. Температуру тела можно повысить, если
А. Совершить над ним работу.
Б. Сообщить ему некоторое количество теплоты.
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
11. Свинцовый шарик охлаждают в холодильнике. Как при этом меняются внутренняя энергия шарика, его масса и плотность вещества шарика? Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) внутренняя энергия
Б) масса
B) плотность
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
12. В бутыль, плотно закрытую пробкой, закачивают насосом воздух. В какой-то момент пробка вылетает из бутыли. Что при этом происходит с объёмом воздуха, его внутренней энергией и температурой? Для каждой физической величины определите характер её изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) объём
Б) внутренняя энергия
B) температура
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Источник
