Выберите способ увеличения внутренней энергии тела

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.

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.

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).

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

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

Существует три вида теплопередачи:

Виды теплопередачи будут изучены нами в следующих уроках.

Источник

способы изменения внутренней энергии тела?

Существуют способы изменения внутренней энергии тела: совершение работы и теплопередача.

При совершении работы она меняется в двух случаях: при трении и при неупругой деформации. При совершении работы силой трения внутренняя энергия увеличивается за счёт уменьшения механической энергии, трущиеся тела нагреваются. В случае неупругого сжатия тела его внутренняя энергия увеличивается за счёт уменьшения механической энергии.

Теплопередача – процесс изменения внутренней энергии без совершения работы, при этом внутренняя энергия одного тела увеличивается за счёт уменьшения внутренней энергии другого тела. Переход энергии идет от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой. Существует ее варианты: теплопроводность, конвекция и излучение.

Внутренняя энергия не постоянная величина. Она может изменяться. Если повысить температуру тела, то его внутренняя энергия увеличится (увеличится средняя скорость движения молекул). При понижении температуры, внутренняя энергия тела уменьшается.

Рассмотрим опыт.
Закрепим на подставке латунную трубку с тонкими стенками. Наполним трубку эфиром и закроем его пробкой. Обвяжем его веревкой и начнем интенсивно двигать веревкой в стороны. Через время эфир закипит, и сила пара вытолкнет пробку. Внутренняя энергия вещества (эфира) возросла: он изменил свою температуру, закипев. Увеличение внутренней энергии произошло за счет совершения работы.

Нагревание тел может происходить и при ударах, сгибании или разгибании, при деформации. Внутренняя энергия тела возрастает.

Внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу. Если же работу выполняет само тело, его внутренняя энергия уменьшается.

Рассмотрим опыт.
В стеклянный сосуд, у которого толстые стенки и он закрыт пробкой, накачаем воздух через специально проделанное отверстие в ней.

Спустя некоторое время пробка вылетит из сосуда. В момент, когда пробка вылетает из сосуда, мы можем видеть образование тумана. Его образование обозначает, что воздух в сосуде стал холодным. Сжатый воздух, который находится в сосуде, при выталкивании пробки наружу совершает определенную работу. Данную работу он выполняет за счет своей внутренней энергии, которая при этом сокращается. Делать выводы об уменьшении внутренней энергии можно исходя из охлаждения воздуха в сосуде. Таким образом, внутреннюю энергию тела можно изменять путем совершения определенной работы.

Однако, внутреннюю энергию возможно изменить и иным способом, без совершения работы.

Рассмотрим пример.
Вода в чайнике, который стоит на плите закипает. Воздух, а также другие предметы в помещении нагреваются от радиатора центрального направления. В подобных случаях, внутренняя энергия увеличивается, т.к. увеличивается температура тел. Но работа при этом не совершается. Значит изменение внутренней энергии может произойти не из-за совершения определенной работы.

Рассмотрим пример.
В стакан с водой опустим металлическую спицу. Кинетическая энергия молекул горячей воды, больше кинетической энергии частиц холодного металла. Молекулы горячей воды будут передавать часть своей кинетической энергии частицам холодного металла. Таким образом, энергия молекул воды будет определенным образом уменьшаться, тем временем как энергия частиц металла будет повышаться. Температуры воды понизится, а температуры спицы не спеша, будет увеличиваться. В дальнейшем, разница между температурой спицы и воды исчезнет. За счет этого опыта мы увидели изменение внутренней энергии различных тел. Делаем вывод: внутренняя энергия различных тел изменяется за счет теплопередачи.

Процесс преобразования внутренней энергии без совершения определенной работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Источник

Статья «СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ТЕЛА. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Статья «СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ТЕЛА. Информационные материалы и методические указания к уроку».

1. Внутренняя энергия тела изменяется при изменении

скорости движения его молекул. Какими же

способами можно увеличить или уменьшить эту скорость?

Обратимся к опыту.

На подставке (рис. 4) укреплена тонкостенная

латунная трубка, в которую налито немного эфира,

трубка плотно закрыта пробкой. Трубку обвивают

веревкой и быстро двигают веревку то в одну, то

в другую сторону. Через некоторое время эфир закипит

и его пар вытолкнет пробку. Этот опыт показывает,

что внутренняя энергия эфира увеличилась:

ведь он нагрелся и даже закипел. Это увеличение

внутренней энергии произошло в результате работы,

совершенной при натирании веревкой трубки.

Тела нагреваются также при ударах, разгибании

и сгибании, вообще при деформации. Во всех этих

случаях за счет совершенной работы увеличивается

внутренняя энергия тел.

Итак, внутреннюю энергию тела можно увеличить

путем совершения работы над телом.

Если же работу совершает само тело, то внутренняя

энергия его при этом уменьшается. Это можно

наблюдать на следующем опыте.

Берут толстостенный стеклянный сосуд, закрытый

пробкой. Через специальное отверстие в сосуд накачивают

воздух. Через некоторое время пробка выскакивает

из сосуда (рис. 5). В тот момент, когда

пробка выскочит, в сосуде появится туман. Его появление

означает, что воздух в сосуде стал холоднее

(вспомните, что и на улице туман появляется во время

Находящийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая

пробку, совершает работу. Эту работу он совершает

за счет своей внутренней энергии, которая при

этом уменьшается, об ее уменьшении мы судим по

охлаждению воздуха в сосуде.

2. Известно, однако, что внутреннюю энергию

тела можно изменить и другим способом, без совершения

работы. Без совершения работы нагреваются

чайник с водой, стоящий на плите, металлическая

ложка, опущенная в стакан с горячим чаем, печь,

в которой разведен огонь, крыша дома, освещаемая

лучами солнца, и т. п. Во всех этих случаях тоже повышается

температура тел, а.значит, увеличивается

и их внутренняя энергия. Как объяснить ее увеличение?

Как, например, нагревается холодная металлическая

ложка, опущенная в горячий чай? Скорости

теплового движения частиц горячей воды больше

скоростей частиц холодного металла. В тех местах,

где ложка соприкасается с водой, частицы горячей

воды передают часть своей кинетической энергии

частицам холодного металла. Поэтому энергия частиц

воды в среднем уменьшается, а энергия частиц

металла увеличивается: температура воды уменьшается,

а температура ложки увеличивается — температуры

их постепенно выравниваются. С уменьшением

кинетической энергии молекул воды уменьшается

и внутренняя энергия всей воды, находящейся

в стакане, а внутренняя энергия ложки увеличивается.

Ту часть внутренней энергии, которая перешла от

воды к ложке, называют к о л и ч е с т в о м т е п л о ты.

Для нее применяют также названия: «теплота»

или «тепло». Поэтому и тот способ изменения внутренней

энергии, при котором над телом не совершается

работа, а энергия передается от одних частиц

к другим, называют п е р е д а ч ей т е п л о ты

или т е п л о п е р е д а ч е й.

Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить

двумя способами: совершением механической

работы или теплопередачей.

Когда тело уже нагрето, мы не можем указать,

каким из двух способов это было сделано. Так, держа

в руках нагретую стальную спицу, мы не можем

сказать, каким способом ее нагрели — натирая ее

или помещая в пламя.

1. Приведите примеры, показывающие, что внутренняя энергия

тела увеличивается при совершении над телом работы.

2. Опишите опыт, показывающий, что за счет своей внутренней

энергии тело может совершить работу. 3. Приведите

примеры увеличения внутренней энергии тела способом теплопередачи.

4. Объясните с точки зрения молекулярного строения

вещества теплопередачу. 5. Какими двумя способами

можно изменить внутреннюю энергию тела?

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 821 человек из 76 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

• Сейчас обучается 359 человек из 70 регионов

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

• Курс добавлен 23.09.2021
• Сейчас обучается 47 человек из 23 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Похожие материалы

Статья «ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Статья «ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ. ПЕРЕХОД МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВО ВНУТРЕННЮЮ ЭНЕРГИЮ. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Самостоятельная работа по теме: «Плотность вещества» физика 7 класс

Самостоятельная работа по теме: «Расчет массы и объема тела по его плотности» физика 7 класс

Самостоятельная работа по теме: «Сила. Явление тяготения. Сила тяжести. Связь между силой тяжести и массой тела» физика 7 класс

Самостоятельная работа по теме: «Сила упругости. Закон Гука. Динамометр» физика 7 класс

Самостоятельная работа по теме: «Вес тела» физика 7 класс

Самостоятельная работа по теме «Равнодействующая сила» физика 7 класс

Не нашли то что искали?

Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5308863 материала.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

Шойгу предложил включить географию в число вступительных экзаменов в вузы

Время чтения: 1 минута

Попова предложила изменить школьную программу по биологии

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения будет стремиться к унификации школьных учебников в России

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

В проекте КоАП отказались от штрафов для школ

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник