Способ изменения внутренней энергии тела доклад

Реферат на тему: «Внутренняя энергия»

Реферат на тему: «Внутренняя энергия» используется на уроках по теме: «Внутренняя энергия» для расширения общего кругозора , развития познавательных способностей учащихся.

Скачать:

Вложение	Размер
Реферат на тему: «Внутренняя энергия»	20.29 КБ
referat.docx	20.29 КБ

Предварительный просмотр:

МБОУ «Апраксинская СОШ»

Мичуринское структурное подразделение

Реферат на тему:

«Внутренняя энергия. Температура»

Ученик 8 класса

Руководитель: учитель физики

Любое макроскопическое тело имеет энергию , обусловленную его микросостоянием. Эта энергия называется внутренней (обозначается U ). Она равняется энергии движения и взаимодействия микрочастиц, из которых состоит тело. Так, внутренняя энергияидеального газа состоит из кинетической энергии всех его молекул, поскольку их взаимодействием в данном случае можно пренебречь. Поэтому его внутренняя энергия зависит лишь от температуры газа ( U

Модель идеального газа предусматривает, что молекулы находятся на расстоянии нескольких диаметров друг от друга. Поэтому энергия их взаимодействия намного меньше энергии движения и ее можно не учитывать.

У реальных газов, жидкостей и твердых тел взаимодействием микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т. п.) пренебречь нельзя, поскольку оно существенно влияет на их свойства. Поэтому их внутренняя энергия состоит из кинетической энергии теплового движения микрочастиц и потенциальной энергии их взаимодействия. Их внутренняя энергия, кроме температуры T, будет зависеть также от объема V, поскольку изменение объема влияет на расстояние между атомами и молекулами, а, следовательно, и на потенциальную энергию их взаимодействия между собой.

Внутренняя энергия — это функция состояния тела, которая определяется его температурой T и объемом V.

Внутренняя энергия однозначно определяется температурой T и объемом тела V, характеризующими его состояние: U = U(T, V)

Чтобы изменить внутреннюю энергию тела, нужно фактически изменить или кинетическую энергию теплового движения микрочастиц, или потенциальную энергию их взаимодействия (или и ту и другую вместе). Как известно, это можно сделать двумя способами — путем теплообмена или вследствие выполнения работы. В первом случае это происходит за счет передачи определенного количества теплоты Q; во втором — вследствие выполнения работы A.

Таким образом, количество теплоты и выполненная работа являются мерой изменения внутренней энергии тела :

Изменение внутренней энергии происходит за счет отданного или полученного телом некоторого количества теплоты или вследствие выполнения работы.

Если имеет место лишь теплообмен, то изменение внутренней энергии происходит путем получения или отдачи определенного количества теплоты: ΔU = Q. При нагревании или охлаждении тела оно равно:

ΔU = Q = cm(T 2 — Т 1 ) = cmΔT.

При плавлении или кристаллизации твердых тел внутренняя энергия изменяется за счет изменения потенциальной энергии взаимодействия микрочастиц, ведь происходят структурные изменения строения вещества. В данном случае изменение внутренней энергии равняется теплоте плавления (кристаллизации) тела: Δ U — Q пл = λm, где λ — удельная теплота плавления (кристаллизации) твердого тела.

Испарение жидкостей или конденсация пара также вызывает изменение внутренней энергии , которая равна теплоте парообразования: ΔU = Q п = rm, где r — удельная теплота парообразования (конденсации) жидкости.

Изменение внутренней энергии тела вследствие выполнения механической работы (без теплообмена) численно равно значению этой работы: ΔU = A.

Если изменение внутренней энергии происходит вследствие теплообмена, то ΔU = Q = cm(T 2 — T 1 ), или ΔU = Q пл = λm, или ΔU = Q п = rm.

Следовательно, с точки зрения молекулярной физики: Материал с сайта http://worldofschool.ru

Внутренняя энергия тела является суммой кинетической энергии теплового движения атомов, молекул или других частиц, из которых оно состоит, и потенциальной энергии взаимодействия между ними; с термодинамической точки зрения она является функцией состояния тела (системы тел), которая однозначно определяется его макропараметрами — температурой T и объемом V.

Таким образом, внутренняя энергия — это энергия системы, которая зависит от ее внутреннего состояния. Она состоит из энергии теплового движения всех микрочастиц системы (молекул, атомов, ионов, электронов и т. п.) и энергии их взаимодействия. Полное значение внутренней энергии определить практически невозможно, поэтому вычисляют изменение внутренней энергии ΔU, которое происходит вследствие теплопередачи и выполнения работы.

Внутренняя энергия тела равна сумме кинетической энергии теплового движения и потенциальной энергии взаимодействия составляющих его микрочастиц.

Источник

Способы изменения внутренней энергии. Теплопередача

Внутреннюю энергию макроскопической системы можно изменить в процессе совершения работы или путём теплопередачи.

Если взять монету и потереть её о поверхность стола, то через неко­торое время можно ощутить, что монета нагрелась, следовательно, вы­росла её внутренняя энергия. На ощупь можно определить повышение температуры гвоздя, забиваемого молотком. В этом случае механиче­ская энергия молотка превращается во внутреннюю энергию гвоздя и молотка.

Можно наблюдать уменьшение внутренней энергии системы, когда она сама совершает работу. Если на дно толстостенной банки налить немного воды и закрыть банку пробкой (рис. 148), а затем накачать в неё воздух, то при некотором давлении пробка из банки вылетит. В банке при этом образуется туман, который хорошо виден. Пробка вылетит под действием избыточного давления воздуха в банке. При этом воздух совершил механическую работу за счёт своей внутрен­ней энергии. Об уменьшении внутренней энергии свидетельствуют понижение темпе­ратуры воздуха в банке и, как следствие это­го, образование тумана.

Внутреннюю энергию можно изменить, не совершая работу. Например, внутренняя энергия воздуха в комнате и всех предметов, находящихся в ней, будет увеличиваться, если при закрытых окнах и дверях включить батареи центрального отопления или зато­пить печь. Если опустить в горячую воду лож­ку, то температура ложки повысится, а воды понизится. В этом случае изменение внутрен­ней энергии макроскопических тел происхо­дит без совершения работы в процессе тепло­передачи (теплообмена). Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Рис. 148. Опыт, демон­стрирующий уменьше­ние внутренней энергии системы

Теплопередачей называется способ изменения внутренней энер­гии тела, при котором происходит передача энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.

При теплопередаче не происходит превращения энергии из одной формы в другую, как при совершении работы. Этот процесс характе­ризуется передачей внутренней энергии от более нагретого тела к ме­нее нагретому. Существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Источник

Внутренняя энергия

Внутренняя энергия — важнейшее условие существования и характеристика всех тел живой и неживой природы. Для того чтобы определить её значение в организации жиз­ни на нашей планете, вспомним основные физические понятия термо­динамики.

Макроскопические тела состоят из движущихся и взаимодействую­щих частиц: молекул, атомов, ионов. В свою очередь, атомы и ядра атомов тоже состоят из движущихся и взаимодействующих частиц.

Как известно, движущиеся тела обладают кинетической энер­гией, следовательно, частицы (молекулы, атомы, ионы), из которых состоит вещество, тоже обладают кинетической энергией.

Взаимодействующие тела обладают энергией взаимодействия, или потенциальной энергией. Поскольку частицы вещества взаимодей­ствуют между собой, то они обладают потенциальной энергией.

Следовательно, частицы, из которых состоят макроскопические тела, обладают кинетической и потенциальной энергией, их сумма и есть внутренняя энергия макроскопической системы.

Внутренней энергией (U) макроскопической системы называют сумму кинетической энергии (E_К) движения составляющих его ча­стиц (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии (E_П) их вза­имодействия: U = E_K + E_П.

Единицей измерения внутренней энергии является джоуль (1 Дж).

К внутренней энергии относят и энергию движения и взаимодей­ствия частиц, входящих в состав атомов и ядер вещества, однако в мо­лекулярной физике имеют дело с процессами, которые происходят при не слишком высоких температурах и не связаны с превращением вещества. В этих процессах внутриатомная и внутриядерная энергия не изменяется.

Внутренняя энергия, так же как температура, давление и объём (термодинамические параметры), характеризует состояние системы. При изменении состояния тела изменяется и значение внутренней энергии.

Как известно, кинетическая энергия тела прямо пропорцио­нальна квадрату его скорости. Поскольку молекулы имеют разные скорости и, следовательно, разные кинетические энергии, то их сово­купность характеризуется средней кинетической энергией, которая прямо пропорциональна среднему квадрату скорости движения моле­кул:

Так как температура тела прямо пропорциональна средней кинети­ческой энергии составляющих его частиц, то внутренняя энергия тела зависит от его температуры и об изменении внутренней энергии мож­но судить по изменению температуры тела.

Внутренняя энергия тела зависит и от его агрегатного состояния. Так, она больше у стоградусного пара, чем у воды такой же массы при той же температуре. Это объясняется различием потенциальных энер­гий взаимодействия молекул пара и воды.

Внутренняя энергия зависит и от деформации тела: она больше у де­формированного тела, чем у недеформированного.

Следует иметь в виду, что внутренняя энергия тела не зависит от его движения как целого и от его положения в пространстве. Так, значения внутренней энергии у шарика, лежащего на полу и подня­того на некоторую высоту, одинаковы при одинаковых прочих усло­виях.

Источник

Способ изменения внутренней энергии тела доклад

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