Διατυπώστε ένα γενικό συμπέρασμα για την αλλαγή της εσωτερικής ενέργειας. Εσωτερική ενέργεια. Η εργασία και η μεταφορά θερμότητας ως τρόποι αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας του σώματος. Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας στις θερμικές διεργασίες

Μάθημα φυσικής στην 8η τάξη με θέμα: «Εσωτερική ενέργεια. Τρόποι αλλαγής εσωτερική ενέργεια"

Στόχοι μαθήματος:

• Σχηματισμός της έννοιας της «εσωτερικής ενέργειας του σώματος» με βάση το ΜΚΤ της δομής της ύλης.
• Εξοικείωση με τρόπους αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας του σώματος.
• Διαμόρφωση της έννοιας της «μεταφοράς θερμότητας» και ικανότητα εφαρμογής γνώσης του ΜΚΤ της δομής της ύλης στην εξήγηση θερμικών φαινομένων.
• Ανάπτυξη ενδιαφέροντος για τη φυσική μέσα από την επίδειξη ενδιαφέροντων παραδειγμάτων εκδήλωσης θερμικών φαινομένων στη φύση και την τεχνολογία.
• Δικαιολόγηση της ανάγκης μελέτης θερμικών φαινομένων για την εφαρμογή της γνώσης αυτής στην καθημερινή ζωή.
• Ανάπτυξη πληροφοριακών και επικοινωνιακών ικανοτήτων των μαθητών.

Τύπος μαθήματος. Συνδυαστικό μάθημα.

Τύπος μαθήματος. Μάθημα – παρουσίαση

Φόρμα μαθήματος.Διαδραστική συνομιλία, πείραμα επίδειξης, αφήγηση, αυτομελέτη

Μορφές μαθητικής εργασίας.ΟΜΑΔΙΚΗ ΔΟΥΛΕΙΑ, ατομική δουλειά, εργασία σε ομάδες.

Εξοπλισμός: ηλεκτρονική παρουσίαση «Εσωτερική ενέργεια. Τρόποι αλλαγής εσωτερικής ενέργειας», υπολογιστής, προβολέας.

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

Οργάνωση χρόνου.Καλό απόγευμα Σήμερα στο μάθημα θα εξοικειωθούμε με ένα άλλο είδος ενέργειας, θα μάθουμε από τι εξαρτάται και πώς μπορεί να αλλάξει.

Ενημέρωση γνώσης.

• Επανάληψη βασικών εννοιών: ενέργεια, κινητική και δυναμική ενέργεια, μηχανική εργασία.

Εκμάθηση νέου υλικού.

Δάσκαλος . Εκτός από τις παραπάνω έννοιες, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι δύο τύποιμηχανική ενέργειαμπορεί να μετατραπεί (περάσει) το ένα μέσα στο άλλο, για παράδειγμα, όταν το σώμα πέφτει. Σκεφτείτε μια μπάλα που πέφτει ελεύθερα. Προφανώς, όταν πέφτει, το ύψος του πάνω από την επιφάνεια μειώνεται και η ταχύτητα αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι η δυναμική του ενέργεια μειώνεται και η κινητική του ενέργεια αυξάνεται. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι αυτές οι δύο διαδικασίες δεν συμβαίνουν χωριστά, είναι αλληλένδετες και λέγεται ότιη δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική.

Για να καταλάβετε ποια είναι η εσωτερική ενέργεια του σώματος, είναι απαραίτητο να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις. επόμενη ερώτησηΑπό τι είναι φτιαγμένα όλα τα σώματα;

Φοιτητές . Τα σώματα αποτελούνται από σωματίδια που κινούνται συνεχώς τυχαία και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Δάσκαλος . Και αν κινούνται και αλληλεπιδρούν, τότε έχουν κινητική και δυναμική ενέργεια, που αποτελούν την εσωτερική ενέργεια.

Φοιτητές. Αποδεικνύεται ότι όλα τα σώματα έχουν την ίδια εσωτερική ενέργεια, πράγμα που σημαίνει ότι η θερμοκρασία πρέπει να είναι η ίδια. Και αυτό δεν είναι έτσι.

Δάσκαλος. Φυσικά και όχι. Τα σώματα έχουν διαφορετική εσωτερική ενέργεια και θα προσπαθήσουμε να μάθουμε από τι εξαρτάται η εσωτερική ενέργεια του σώματος και από τι όχι.

Ορισμός.

Κινητική ενέργειακίνηση σωματιδίων καιδυναμική ενέργειαοι αλληλεπιδράσεις τους είναιεσωτερική ενέργεια του σώματος.

Η εσωτερική ενέργεια είναικαι μετριέται, όπως όλα τα άλλα είδη ενέργειας, σε J (joules).

Επομένως, έχουμε έναν τύπο για την εσωτερική ενέργεια του σώματος:. Όπου κάτω νοείται ως η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του σώματος, και κάτωείναι η δυναμική τους ενέργεια.

Θυμηθείτε το προηγούμενο μάθημα, όπου μιλήσαμε για το γεγονός ότι η κίνηση των σωματιδίων ενός σώματος χαρακτηρίζεται από τη θερμοκρασία του, από την άλλη πλευρά, η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος σχετίζεται με τη φύση (δραστηριότητα) της κίνησης των σωματιδίων. Επομένως, η εσωτερική ενέργεια και η θερμοκρασία είναι έννοιες αλληλένδετες. Όταν η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται, αυξάνεται και η εσωτερική του ενέργεια και όταν μειώνεται μειώνεται.

Ανακαλύψαμε ότι η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος μπορεί να αλλάξει. Εξετάστε τρόπους αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας του σώματος.

Είστε ήδη εξοικειωμένοι με την έννοια της μηχανικής εργασίας του σώματος, σχετίζεται με την κίνηση του σώματος όταν εφαρμόζεται μια συγκεκριμένη δύναμη σε αυτό. Εάν εκτελεστεί μηχανική εργασία, τότε η ενέργεια του σώματος αλλάζει και το ίδιο μπορεί να ειπωθεί ειδικά για την εσωτερική ενέργεια του σώματος. Είναι βολικό να το απεικονίσετε σε ένα διάγραμμα:

Δάσκαλος Η μέθοδος αύξησης της εσωτερικής ενέργειας του σώματος κατά την τριβή είναι γνωστή στους ανθρώπους από την αρχαιότητα. Έτσι οι άνθρωποι έκαναν φωτιά. Δουλεύοντας σε συνεργεία, για παράδειγμα, γυρίζοντας εξαρτήματα με λίμα, τι μπορεί να παρατηρηθεί; (Τα μέρη θερμαίνονται). Όταν ένα άτομο κρυώνει, αρχίζει να τρέμει άθελά του. Γιατί νομίζεις? (Το τρέμουλο προκαλεί μυϊκές συσπάσεις. Λόγω της εργασίας των μυών, η εσωτερική ενέργεια του σώματος αυξάνεται, γίνεται θερμότερο). Τι συμπέρασμα μπορεί να εξαχθεί από όσα ειπώθηκαν;

Φοιτητές . Η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος αλλάζει όταν γίνεται εργασία. Αν το ίδιο το σώμα δουλεύει, η εσωτερική του ενέργεια μειώνεται, και αν γίνει δουλειά πάνω του, τότε η εσωτερική του ενέργεια αυξάνεται.

Δάσκαλος . στην τεχνολογία, τη βιομηχανία, καθημερινή πρακτικήσυναντάμε συνεχώς μια αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του σώματος όταν κάνουμε εργασία: θέρμανση των σωμάτων κατά τη σφυρηλάτηση, κατά την πρόσκρουση. εργασία με πεπιεσμένο αέρα ή ατμό.

Ας κάνουμε ένα διάλειμμα και ας μάθουμε μερικά Ενδιαφέροντα γεγονότααπό την ιστορία των θερμικών φαινομένων (δύο μαθητές κάνουν σύντομες παρουσιάσεις προετοιμασμένες εκ των προτέρων).

Μήνυμα 1. Πώς έγιναν τα θαύματα;

Ο αρχαίος Έλληνας μηχανικός Ήρων της Αλεξάνδρειας, ο εφευρέτης της κρήνης που φέρει το όνομά του, μας άφησε μια περιγραφή δύο έξυπνων τρόπων με τους οποίους οι Αιγύπτιοι ιερείς εξαπατούσαν τον λαό, εμπνέοντάς τους να πιστεύουν στα θαύματα.
Στο σχήμα 1 βλέπετε έναν κοίλο μεταλλικό βωμό και κάτω από αυτόν είναι ένας μηχανισμός κρυμμένος στο μπουντρούμι που θέτει σε κίνηση τις πόρτες του ναού. Ο βωμός στεκόταν έξω από αυτό. Όταν ανάβει φωτιά, ο αέρας μέσα στο βωμό, λόγω της θέρμανσης, πιέζει πιο δυνατά το νερό στο δοχείο που είναι κρυμμένο κάτω από το πάτωμα. νερό ωθείται έξω από το δοχείο μέσω ενός σωλήνα και χύνεται σε έναν κάδο, ο οποίος κατεβαίνοντας ενεργοποιεί έναν μηχανισμό που περιστρέφει τις πόρτες (Εικ. 2). Οι έκπληκτοι θεατές, που δεν υποψιάζονται τίποτα για την εγκατάσταση που κρύβεται κάτω από το πάτωμα, βλέπουν ένα «θαύμα» μπροστά τους: μόλις η φωτιά ανάβει στο βωμό, τις πόρτες του ναού, «ακούγοντας τις προσευχές του ιερέα», διαλύονται σαν από μόνα τους...

Εκθέτοντας το «θαύμα» των Αιγυπτίων ιερέων: οι πόρτες του ναού ανοίγουν με τη δράση του θυσιαστικού πυρός.

Μήνυμα 2. Πώς έγιναν τα θαύματα;

Ένα άλλο φανταστικό θαύμα που κανόνισαν οι ιερείς απεικονίζεται στο σχ. 3. Όταν μια φλόγα ανάβει στο βωμό, ο αέρας, που διαστέλλεται, παίρνει το λάδι από την κάτω δεξαμενή στους σωλήνες που κρύβονται μέσα στις φιγούρες των ιερέων, και μετά το λάδι χύνεται ως εκ θαύματος στη φωτιά... Αλλά μόλις ο ιερέας που είναι υπεύθυνος αυτού του βωμού αφαιρεί αθόρυβα τη δεξαμενή φελλού - και η έκχυση λαδιού σταμάτησε (επειδή ο υπερβολικός αέρας διέφευγε ελεύθερα από την τρύπα). οι ιερείς κατέφευγαν σε αυτό το τέχνασμα όταν η προσφορά των πιστών ήταν πολύ σπάνια.

Δάσκαλος. Όλοι γνωρίζουμε το πρωινό τσάι! Είναι τόσο ωραίο να φτιάχνεις τσάι, να ρίχνεις ζάχαρη σε ένα φλιτζάνι και να πίνεις λίγη, με ένα μικρό κουτάλι. Μόνο ένα πράγμα είναι κακό - το κουτάλι είναι πολύ ζεστό! Τι έγινε με το κουτάλι; Γιατί ανέβηκε η θερμοκρασία της; Γιατί αυξήθηκε η εσωτερική της ενέργεια; Το δουλέψαμε;

Φοιτητές . Όχι, δεν το έκαναν.

Δάσκαλος . Ας μάθουμε γιατί υπήρξε αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια.

Αρχικά, η θερμοκρασία του νερού είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του κουταλιού και επομένως η ταχύτητα των μορίων του νερού είναι μεγαλύτερη. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια του νερού έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια από τα μεταλλικά σωματίδια από τα οποία είναι φτιαγμένο το κουτάλι. Όταν συγκρούονται με μεταλλικά σωματίδια, τα μόρια του νερού μεταφέρουν μέρος της ενέργειάς τους σε αυτά και η κινητική ενέργεια των μεταλλικών σωματιδίων αυξάνεται και η κινητική ενέργεια των μορίων του νερού μειώνεται. Αυτός ο τρόπος αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας των σωμάτων ονομάζεταιμεταφορά θερμότητας . Στο δικό μας Καθημερινή ζωήσυναντάμε συχνά αυτό το φαινόμενο. Για παράδειγμα, στο νερό, όταν ξαπλώνετε στο έδαφος ή στο χιόνι, το σώμα κρυώνει, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε κρυολογήματαή κρυοπαγήματα. Σε σοβαρό παγετό, οι πάπιες σκαρφαλώνουν πρόθυμα στο νερό. Γιατί νομίζεις? (Σε σοβαρό παγετό, η θερμοκρασία του νερού είναι πολύ υψηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, έτσι το πουλί θα κρυώσει λιγότερο στο νερό παρά στον αέρα).Η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους, αλλά θα μιλήσουμε για αυτό στο επόμενο μάθημα.

Έτσι, είναι δυνατοί δύο τρόποι αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας. Οι οποίες?

Φοιτητές . Έργο που έγινε και μεταφορά θερμότητας.

Εμπέδωση της ύλης που μελετήθηκε.Τώρα ας δούμε πόσο καλά έμαθες νέο υλικότο σημερινό μάθημα. Θα κάνω ερωτήσεις και θα προσπαθήσετε να τις απαντήσετε.

ερώτηση 1 . Σε ένα ποτήρι χύνεται κρύο νερό, στο άλλο η ίδια ποσότητα βραστό νερό. Ποιο γυαλί έχει περισσότερη εσωτερική ενέργεια; (Στο δεύτερο, γιατί η θερμοκρασία του είναι μεγαλύτερη).

Ερώτηση 2. Δύο ράβδοι χαλκού έχουν την ίδια θερμοκρασία, αλλά η μάζα του ενός είναι 1 kg και του άλλου είναι 0,5 kg. Ποια από τις δύο ράβδους έχει περισσότερη εσωτερική ενέργεια; (Πρώτον γιατί η μάζα του είναι μεγαλύτερη).

Ερώτηση 3. Το σφυρί θερμαίνεται όταν χτυπηθεί, για παράδειγμα, σε ένα αμόνι, και όταν βρίσκεται στον ήλιο μια καυτή καλοκαιρινή μέρα. Ονομάστε τους τρόπους αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας του σφυριού και στις δύο περιπτώσεις. (Στην πρώτη περίπτωση γίνεται δουλειά και στη δεύτερη μεταφορά θερμότητας).

Ερώτηση 4 . Το νερό χύνεται σε μεταλλική κούπα. Ποια από τις παρακάτω ενέργειες αλλάζει την εσωτερική ενέργεια του νερού; (13)

1. Θέρμανση νερού σε μια ζεστή σόμπα.
2. Εκτέλεση εργασιών στο νερό, φέρνοντάς το σε μεταφορική κίνηση μαζί με την κούπα.
3. Κάνοντας δουλειά στο νερό ανακατεύοντάς το με ένα μίξερ.

Δάσκαλος . Και τώρα σας προτείνω να δουλέψετε μόνοι σας. (Οι μαθητές χωρίζονται σε 6 ομάδες και η περαιτέρω εργασία θα γίνει σε ομάδες). Μπροστά σας είναι ένα κομμάτι χαρτί με τρεις εργασίες.

Ασκηση 1. Ποιος είναι ο λόγος της αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας των σωμάτων στα ακόλουθα φαινόμενα:

1. θέρμανση νερού με λέβητα.
2. ψύξη τροφίμων που τοποθετούνται στο ψυγείο.
3. ανάφλεξη ενός σπίρτου όταν χτυπηθεί από αυτό στο κουτί.
4. έντονη θερμότητα και καύση τεχνητούς δορυφόρουςτη γη όταν εισέρχονται στα χαμηλότερα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας.
5. εάν λυγίσετε γρήγορα το σύρμα στο ίδιο μέρος, στη συνέχεια προς τη μία κατεύθυνση και μετά προς την άλλη κατεύθυνση, τότε αυτό το μέρος γίνεται πολύ ζεστό.
6. μαγειρεύοντας φαγητό;
7. Εάν γλιστρήσετε γρήγορα κάτω από έναν στύλο ή ένα σχοινί, μπορείτε να κάψετε τα χέρια σας.
8. θέρμανση του νερού στην πισίνα μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα.
9. όταν σφυρηλατείτε ένα καρφί, το καπέλο του θερμαίνεται.
10. Ένα σπίρτο αναφλέγεται όταν τοποθετείται σε φλόγα κεριού.

Για δύο ομάδες - κατά την τριβή. οι άλλες δύο ομάδες - στην κρούση και δύο ακόμη ομάδες - στη συμπίεση.

Αντανάκλαση.

• Ποια νέα, ενδιαφέροντα πράγματα μάθατε στο μάθημα σήμερα;
• Πώς πήρατε το υλικό που μάθατε;
• Ποιες ήταν οι δυσκολίες; Έχετε καταφέρει να τα ξεπεράσετε;
• Θα σας φανούν χρήσιμες οι γνώσεις που αποκτήσατε στο μάθημα σήμερα;

Συνοψίζοντας το μάθημα.Σήμερα γνωρίσαμε τις βασικές έννοιες της ενότητας " θερμικά φαινόμενα» εσωτερική ενέργεια και μεταφορά θερμότητας και εξοικειώθηκε με τρόπους αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας των σωμάτων. Η γνώση που αποκτήθηκε θα σας βοηθήσει να εξηγήσετε και να προβλέψετε την πορεία των θερμικών διεργασιών που θα συναντήσετε στη ζωή σας.

Εργασία για το σπίτι. § 2, 3. Πειραματικές εργασίες:

1. Μετρήστε τη θερμοκρασία του νερού που χύνεται σε ένα βάζο ή μπουκάλι με ένα οικιακό θερμόμετρο.
   Κλείστε καλά το δοχείο και ανακινήστε το δυνατά για 10-15 λεπτά και μετά μετρήστε ξανά τη θερμοκρασία.
   Για να αποτρέψετε τη μεταφορά θερμότητας από τα χέρια σας, φορέστε γάντια ή τυλίξτε το δοχείο με μια πετσέτα.
   Ποια μέθοδο αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας χρησιμοποιήσατε; Εξηγώ.
2. Πάρτε ένα λαστιχάκι δεμένο με δαχτυλίδι, βάλτε την ταινία στο μέτωπό σας και σημειώστε τη θερμοκρασία του. Κρατώντας το λάστιχο με τα δάχτυλά σας, τεντώστε δυνατά πολλές φορές και, σε τεντωμένη μορφή, πιέστε το ξανά στο μέτωπο. Βγάλτε ένα συμπέρασμα για τη θερμοκρασία και τους λόγους που προκάλεσαν την αλλαγή.

Προεπισκόπηση:

Για να χρησιμοποιήσετε την προεπισκόπηση των παρουσιάσεων, δημιουργήστε έναν λογαριασμό Google (λογαριασμό) και συνδεθείτε:

Τα σωματίδια οποιουδήποτε σώματος, άτομα ή μόρια, εκτελούν μια χαοτική αδιάκοπη κίνηση (τη λεγόμενη θερμική κίνηση). Επομένως, κάθε σωματίδιο έχει κάποια κινητική ενέργεια.

Επιπλέον, τα σωματίδια της ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τις δυνάμεις ηλεκτρικής έλξης και απώθησης, καθώς και μέσω πυρηνικών δυνάμεων. Επομένως, ολόκληρο το σύστημα των σωματιδίων δεδομένο σώμαέχει επίσης δυναμική ενέργεια.

Κινητική ενέργεια θερμική κίνησησχηματίζονται τα σωματίδια και η δυναμική ενέργεια της αλληλεπίδρασής τους το νέο είδοςενέργεια, η οποία δεν ανάγεται στη μηχανική ενέργεια του σώματος (δηλαδή, την κινητική ενέργεια της κίνησης του σώματος στο σύνολό του και τη δυναμική ενέργεια της αλληλεπίδρασής του με άλλα σώματα). Αυτό το είδος ενέργειας ονομάζεται εσωτερική ενέργεια.

Η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος είναι η συνολική κινητική ενέργεια της θερμικής κίνησης των σωματιδίων του συν τη δυναμική ενέργεια της αλληλεπίδρασής τους μεταξύ τους.

Η εσωτερική ενέργεια ενός θερμοδυναμικού συστήματος είναι το άθροισμα των εσωτερικών ενεργειών των σωμάτων που περιλαμβάνονται στο σύστημα.

Έτσι, η εσωτερική ενέργεια του σώματος σχηματίζεται από τους παρακάτω όρους.

1. Κινητική ενέργεια συνεχούς χαοτικής κίνησης σωματιδίων του σώματος.

2. Δυνητική ενέργεια μορίων (ατόμων), λόγω των δυνάμεων της διαμοριακής αλληλεπίδρασης.

3. Ενέργεια ηλεκτρονίων σε άτομα.

4. ενδοπυρηνική ενέργεια.

ΣΕ υπόθεση το απλούστερο μοντέλοουσία ενός ιδανικού αερίου για την εσωτερική ενέργεια, μπορείτε να πάρετε έναν σαφή τύπο.

8.1 Εσωτερική ενέργεια ενός μονοατομικού ιδανικού αερίου

Η δυναμική ενέργεια αλληλεπίδρασης μεταξύ σωματιδίων ενός ιδανικού αερίου είναι μηδέν (υπενθυμίζουμε ότι στο μοντέλο ιδανικού αερίου παραβλέπουμε την αλληλεπίδραση των σωματιδίων σε απόσταση). Επομένως, η εσωτερική ενέργεια ενός μονατομικού ιδανικού αερίου μειώνεται στη συνολική κινητική ενέργεια της μεταφορικής8 κίνησης των ατόμων του. Αυτή η ενέργεια μπορεί να βρεθεί πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των ατόμων αερίου N με τη μέση κινητική ενέργεια E ενός ατόμου:

U=NE=N		kT=NA

U=32mRT:

Βλέπουμε ότι η εσωτερική ενέργεια ενός ιδανικού αερίου (μάζα και χημική σύνθεσηπου είναι αμετάβλητα) είναι συνάρτηση μόνο της θερμοκρασίας του. Για ένα πραγματικό αέριο, υγρό ή στερεό, η εσωτερική ενέργεια θα εξαρτηθεί επίσης από τον όγκο, επειδή όταν αλλάζει ο όγκος, αλλάζει η σχετική θέση των σωματιδίων και, ως εκ τούτου, η δυναμική ενέργεια της αλληλεπίδρασής τους.

8 Σε ένα πολυατομικό αέριο, είναι επίσης απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η περιστροφή των μορίων και οι δονήσεις των ατόμων μέσα στα μόρια.

8.2 Λειτουργία του κράτους

Η πιο σημαντική ιδιότητα της εσωτερικής ενέργειας είναι ότι είναι συνάρτηση της κατάστασης ενός θερμοδυναμικού συστήματος. Δηλαδή, η εσωτερική ενέργεια καθορίζεται μοναδικά από ένα σύνολο μακροσκοπικών παραμέτρων που χαρακτηρίζουν το σύστημα και δεν εξαρτάται από την «προϊστορία» του συστήματος, δηλαδή από την κατάσταση στην οποία βρισκόταν το σύστημα πριν και πόσο συγκεκριμένα κατέληξε. δεδομένη κατάσταση.

Έτσι, κατά τη μετάβαση ενός συστήματος από τη μια κατάσταση στην άλλη, η αλλαγή στην εσωτερική του ενέργεια καθορίζεται μόνο από τις αρχικές και τελικές καταστάσεις του συστήματος και δεν εξαρτάται από τη διαδρομή μετάβασης από την αρχική κατάσταση στην τελική. Εάν το σύστημα επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση, τότε η μεταβολή στην εσωτερική του ενέργεια είναι μηδέν.

Η εμπειρία δείχνει ότι υπάρχουν μόνο δύο τρόποι για να αλλάξετε την εσωτερική ενέργεια του σώματος:

επιτροπή μηχανική εργασία;

μεταφορά θερμότητας.

Με απλά λόγια, μπορείτε να ζεστάνετε τον βραστήρα μόνο με δύο βασικά διαφορετικοί τρόποι: τρίψτε το με κάτι ή βάλτε το στη φωτιά :-) Ας εξετάσουμε αυτές τις μεθόδους με περισσότερες λεπτομέρειες.

8.3 Αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια: δουλειά

Αν γίνει δουλειά στο σώμα, τότε αυξάνεται η εσωτερική ενέργεια του σώματος.

Για παράδειγμα, ένα καρφί μετά το χτύπημα με ένα σφυρί θερμαίνεται και παραμορφώνεται λίγο. Αλλά η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των σωματιδίων ενός σώματος. Η θέρμανση ενός καρφιού υποδηλώνει αύξηση της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων του: στην πραγματικότητα, τα σωματίδια επιταχύνονται από ένα χτύπημα σφυριού και από την τριβή του καρφιού πάνω στη σανίδα.

Η παραμόρφωση δεν είναι παρά η μετατόπιση των σωματιδίων μεταξύ τους. Μετά την κρούση, το νύχι υφίσταται παραμόρφωση συμπίεσης, τα σωματίδια του πλησιάζουν το ένα το άλλο, οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ τους αυξάνονται και αυτό οδηγεί σε αύξηση της δυναμικής ενέργειας των σωματιδίων του νυχιού.

Έτσι, η εσωτερική ενέργεια του νυχιού έχει αυξηθεί. Αυτό ήταν το αποτέλεσμα της δουλειάς που έγινε σε αυτό, η δουλειά έγινε από το σφυρί και τη δύναμη της τριβής στην σανίδα.

Εάν η εργασία γίνεται από το ίδιο το σώμα, τότε η εσωτερική ενέργεια του σώματος μειώνεται. Αφήστε, για παράδειγμα, να διασταλεί ο πεπιεσμένος αέρας σε ένα θερμομονωμένο δοχείο κάτω από ένα έμβολο

και σηκώνει ένα φορτίο, κάνοντας έτσι δουλειά. Κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας διαδικασίας, ο αέρας θα ψύχεται από τα μόριά του, χτυπώντας πίσω από το κινούμενο έμβολο, δίνοντάς του μέρος της κινητικής τους ενέργειας. (Με τον ίδιο τρόπο, ένας ποδοσφαιριστής, σταματώντας με το πόδι του μια μπάλα που πετά γρήγορα, την απομακρύνει από την μπάλα και μειώνει την ταχύτητά της.) Επομένως, η εσωτερική ενέργεια του αέρα μειώνεται.

Ο αέρας, επομένως, λειτουργεί λόγω της εσωτερικής του ενέργειας: δεδομένου ότι το σκάφος είναι θερμικά μονωμένο, δεν υπάρχει εισροή ενέργειας στον αέρα από εξωτερικές πηγές και ο αέρας μπορεί να αντλήσει ενέργεια για να κάνει εργασία μόνο από τα δικά του αποθέματα.

8.4 Αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια: μεταφορά θερμότητας

Η μεταφορά θερμότητας είναι η διαδικασία μεταφοράς εσωτερικής ενέργειας από ένα θερμότερο σώμα σε ένα ψυχρότερο, που δεν σχετίζεται με την απόδοση μηχανικής εργασίας. Η μεταφορά θερμότητας μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε με άμεση επαφή των σωμάτων, είτε μέσω ενδιάμεσου μέσου (και ακόμη και μέσω κενού). Η μεταφορά θερμότητας ονομάζεται επίσης μεταφορά θερμότητας.

9 Η διαδικασία σε ένα θερμικά μονωμένο δοχείο ονομάζεται αδιαβατική. Θα μελετήσουμε την αδιαβατική διαδικασία εξετάζοντας τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής.

Υπάρχουν τρεις τύποι μεταφοράς θερμότητας: αγωγιμότητα, μεταφορά και θερμική ακτινοβολία. Τώρα θα τα δούμε πιο αναλυτικά.

8.5 Θερμική αγωγιμότητα

Εάν βάλετε μια σιδερένια ράβδο με τη μία άκρη στη φωτιά, τότε, όπως ξέρουμε, δεν μπορείτε να την κρατήσετε στο χέρι σας για πολλή ώρα. Μπαίνοντας στην περιοχή της υψηλής θερμοκρασίας, τα άτομα σιδήρου αρχίζουν να δονούνται πιο έντονα (δηλαδή αποκτούν επιπλέον κινητική ενέργεια) και προκαλούν ισχυρότερα χτυπήματα στους γείτονές τους.

Η κινητική ενέργεια των γειτονικών ατόμων αυξάνεται επίσης και τώρα αυτά τα άτομα προσδίδουν επιπλέον κινητική ενέργεια στους γείτονές τους. Έτσι, από τμήμα σε τμήμα, η θερμότητα απλώνεται σταδιακά κατά μήκος της ράβδου από την άκρη που έχει τοποθετηθεί στη φωτιά μέχρι το χέρι μας. Αυτή είναι η θερμική αγωγιμότητα (Εικ. 18)10.

Ρύζι. 18. Θερμική αγωγιμότητα

Θερμική αγωγιμότητα είναι η μεταφορά εσωτερικής ενέργειας από πιο θερμαινόμενα μέρη του σώματος σε λιγότερο θερμαινόμενα λόγω της θερμικής κίνησης και της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων του σώματος.

Η θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών ουσιών είναι διαφορετική. Τα μέταλλα έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα: οι καλύτεροι αγωγοί της θερμότητας είναι ο άργυρος, ο χαλκός και ο χρυσός. Η θερμική αγωγιμότητα των υγρών είναι πολύ μικρότερη. Τα αέρια μεταδίδουν τη θερμότητα τόσο άσχημα που ανήκουν ήδη σε θερμομονωτές: λόγω των μεγάλων αποστάσεων μεταξύ τους, τα μόρια αερίου αλληλεπιδρούν ασθενώς μεταξύ τους. Γι' αυτό, για παράδειγμα, τα παράθυρα έχουν διπλό πλαίσιο: ένα στρώμα αέρα εμποδίζει τη διαφυγή της θερμότητας).

Επομένως, τα πορώδη σώματα όπως το τούβλο, το μαλλί ή η γούνα είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας. Περιέχουν αέρα στους πόρους τους. Δεν είναι περίεργο ότι τα σπίτια από τούβλα θεωρούνται τα πιο ζεστά, και στον παγετό οι άνθρωποι φορούν γούνινα παλτακαι μπουφάν με ένα στρώμα πουπουλένιο ή συνθετικό χειμωνιάτικο.

Αλλά αν ο αέρας μεταφέρει τη θερμότητα τόσο άσχημα, τότε γιατί ζεσταίνεται το δωμάτιο από την μπαταρία; Αυτό οφείλεται σε διαφορετικό τύπο μεταφοράς θερμότητας.

8.6 Συναγωγή

Συναγωγή είναι η μεταφορά εσωτερικής ενέργειας σε υγρά ή αέρια ως αποτέλεσμα της κυκλοφορίας των ροών και της ανάμειξης της ύλης.

Ο αέρας κοντά στην μπαταρία θερμαίνεται και διαστέλλεται. Η δύναμη της βαρύτητας που ασκείται σε αυτόν τον αέρα παραμένει η ίδια, αλλά η άνωση από τον περιβάλλοντα αέρα αυξάνεται, έτσι ώστε ο θερμαινόμενος αέρας αρχίζει να επιπλέει προς την οροφή. Στη θέση του έρχεται το κρύο

10 Εικόνα από την ιστοσελίδα Educationalelectronicsusa.com.

air11, με την οποία επαναλαμβάνεται το ίδιο.

Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται η κυκλοφορία του αέρα, η οποία χρησιμεύει ως παράδειγμα μεταφοράς· η κατανομή της θερμότητας στο δωμάτιο πραγματοποιείται από ρεύματα αέρα.

Μια εντελώς ανάλογη διαδικασία μπορεί να παρατηρηθεί σε ένα υγρό. Όταν βάζετε ένα βραστήρα ή μια κατσαρόλα με νερό στη σόμπα, το νερό θερμαίνεται κυρίως λόγω μεταφοράς (η συμβολή της θερμικής αγωγιμότητας του νερού είναι πολύ ασήμαντη εδώ).

Τα ρεύματα μεταφοράς αέρα και υγρού φαίνονται12 στο Σχ.19.

Ρύζι. 19. Συναγωγή

ΣΕ στερεάδεν υπάρχει συναγωγή: οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης των σωματιδίων είναι μεγάλες, τα σωματίδια ταλαντώνονται κοντά σε σταθερά χωρικά σημεία (κόμβοι κρυσταλλικού πλέγματος), και δεν μπορούν να σχηματιστούν ροές ύλης κάτω από τέτοιες συνθήκες.

Για την κυκλοφορία των ρευμάτων μεταφοράς κατά τη θέρμανση ενός δωματίου, είναι απαραίτητο ο θερμαινόμενος αέρας να έχει κάπου να επιπλέει. Εάν το ψυγείο είναι τοποθετημένο κάτω από την οροφή, τότε δεν θα υπάρξει κυκλοφορία. ζεστός αέραςέτσι κάτω από το ταβάνι και θα παραμείνει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι συσκευές θέρμανσης τοποθετούνται στο κάτω μέρος του δωματίου. Για τον ίδιο λόγο, ο βραστήρας μπαίνει στη φωτιά, με αποτέλεσμα τα θερμαινόμενα στρώματα νερού, ανεβαίνοντας, να δίνουν τη θέση τους σε πιο κρύα.

Αντίθετα, το κλιματιστικό θα πρέπει να τοποθετηθεί όσο πιο ψηλά γίνεται: τότε ο ψυχρός αέρας θα αρχίσει να κατεβαίνει και στη θέση του θα έρθει θερμότερος αέρας. Η κυκλοφορία θα πάει προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σύγκριση με την κίνηση των ροών κατά τη θέρμανση του δωματίου.

8.7 θερμική ακτινοβολία

Πώς παίρνει η Γη ενέργεια από τον Ήλιο; Η αγωγιμότητα και η μεταφορά θερμότητας αποκλείονται: μας χωρίζουν 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα χωρίς αέρα.

Ο τρίτος τύπος μεταφοράς θερμότητας είναι η θερμική ακτινοβολία. Η ακτινοβολία μπορεί να διαδοθεί τόσο στην ύλη όσο και στο κενό. Πώς προκύπτει;

Αποδεικνύεται ότι ηλεκτρικό μαγνητικό πεδίοσυνδέονται στενά μεταξύ τους και έχουν μια αξιοσημείωτη ιδιότητα. Εάν το ηλεκτρικό πεδίο αλλάζει με το χρόνο, τότε δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο, γενικά, αλλάζει και με το χρόνο13. Με τη σειρά του, ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο δημιουργεί και πάλι ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο και πάλι δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο. . .

11 Η ίδια διαδικασία, αλλά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα, συμβαίνει συνεχώς στη φύση: έτσι δημιουργείται ο άνεμος.

12 Εικόνες από το physics.arizona.edu.

13 Αυτό θα συζητηθεί με περισσότερες λεπτομέρειες στην ηλεκτροδυναμική, στο θέμα της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης αυτής της διαδικασίας, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα «αγκιστρώθηκε» ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία διαδίδεται στο διάστημα. Όπως ο ήχος Ηλεκτρομαγνητικά κύματαέχουν ταχύτητα και συχνότητα διάδοσης μέσα αυτή η υπόθεσηείναι η συχνότητα με την οποία τα μεγέθη και οι κατευθύνσεις των πεδίων κυμαίνονται στο κύμα. ορατό φως ειδική περίπτωσηΗλεκτρομαγνητικά κύματα.

Η ταχύτητα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό είναι τεράστια: 300.000 km/s. Έτσι, από τη Γη στη Σελήνη, το φως ταξιδεύει λίγο περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο.

Το εύρος συχνοτήτων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι πολύ ευρύ. Για την κλίμακα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων θα μιλήσουμε περισσότερο στο αντίστοιχο φύλλο. Εδώ σημειώνουμε μόνο ότι το ορατό φως είναι ένα μικρό εύρος αυτής της κλίμακας. Κάτω από αυτό βρίσκονται οι συχνότητες της υπέρυθρης ακτινοβολίας, πάνω από τη συχνότητα της υπεριώδους ακτινοβολίας.

Θυμηθείτε τώρα ότι τα άτομα, όντας γενικά ηλεκτρικά ουδέτερα, περιέχουν θετικά φορτισμένα πρωτόνια και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Αυτά τα φορτισμένα σωματίδια, κάνοντας χαοτική κίνηση μαζί με τα άτομα, δημιουργούν εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία και ως εκ τούτου εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Αυτά τα κύματα ονομάζονται θερμική ακτινοβολία ως υπενθύμιση ότι η πηγή τους είναι η θερμική κίνηση των σωματιδίων της ύλης.

Κάθε σώμα είναι πηγή θερμικής ακτινοβολίας. Σε αυτή την περίπτωση, η ακτινοβολία απομακρύνει μέρος της εσωτερικής της ενέργειας. Έχοντας συναντήσει τα άτομα ενός άλλου σώματος, η ακτινοβολία τα επιταχύνει με την ταλάντωσή της ηλεκτρικό πεδίο, και η εσωτερική ενέργεια αυτού του σώματος αυξάνεται. Έτσι λιαζόμαστε στον ήλιο.

Σε συνηθισμένες θερμοκρασίες, οι συχνότητες της θερμικής ακτινοβολίας βρίσκονται στην υπέρυθρη περιοχή, έτσι ώστε το μάτι να μην το αντιλαμβάνεται (δεν βλέπουμε πώς «λάμπουμε»). Όταν ένα σώμα θερμαίνεται, τα άτομα του αρχίζουν να εκπέμπουν κύματα μεγαλύτερα από υψηλές συχνότητες. Ένα σιδερένιο καρφί μπορεί να θερμανθεί καυτό σε τέτοια θερμοκρασία που η θερμική του ακτινοβολία θα πάει στο κάτω (κόκκινο) μέρος του ορατού εύρους. Και ο Ήλιος μας φαίνεται κίτρινο-λευκό: η θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου είναι τόσο υψηλή (6000 C) που στο φάσμα της ακτινοβολίας του υπάρχουν όλες οι συχνότητες του ορατού φωτός, ακόμη και το υπεριώδες, χάρη στο οποίο κάνουμε ηλιοθεραπεία.

Ας ρίξουμε μια άλλη ματιά στους τρεις τύπους μεταφοράς θερμότητας (Εικόνα 20)14.

Ρύζι. 20. Τρεις τύποι μεταφοράς θερμότητας: αγωγιμότητα, συναγωγή, ακτινοβολία

14 Εικόνες από το beodom.com.

Επομένως, αλλάζοντας τη θερμοκρασία του σώματος, αλλάζουμε την εσωτερική του ενέργεια. Όταν ένα σώμα θερμαίνεται, η εσωτερική του ενέργεια αυξάνεται, όταν ψύχεται, μειώνεται.

Ας κάνουμε ένα πείραμα. Στερεώνουμε έναν ορειχάλκινο σωλήνα με λεπτά τοιχώματα στη βάση. Ρίχνουμε μέσα λίγο αιθέρα και το κλείνουμε καλά με φελλό. Τώρα τυλίγουμε τον σωλήνα με ένα σχοινί και αρχίζουμε να τρίβουμε τον σωλήνα με αυτό, τραβώντας τον γρήγορα μέσα στο σχοινί προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η εσωτερική ενέργεια του σωλήνα με τον αιθέρα θα αυξηθεί τόσο πολύ που ο αιθέρας θα βράσει και ο προκύπτων ατμός θα ωθήσει προς τα έξω τον φελλό (Εικ. 60).

Αυτή η εμπειρία το δείχνει η εσωτερική ενέργεια του σώματος μπορεί να αλλάξει κάνοντας εργασίες στο σώμα, ιδιαίτερα με τριβή.

Αλλάζοντας την εσωτερική ενέργεια ενός κομματιού ξύλου μέσω της τριβής, οι πρόγονοί μας έκαναν φωτιά. Η θερμοκρασία ανάφλεξης του ξύλου είναι 250 °C. Επομένως, για να πάρετε φωτιά, πρέπει να τρίψετε ένα κομμάτι ξύλου πάνω από ένα άλλο έως ότου η θερμοκρασία τους φτάσει σε αυτήν την τιμή. Είναι εύκολο? Όταν οι ήρωες του μυθιστορήματος του Ιουλίου Βερν «Το μυστηριώδες νησί» προσπάθησαν να βάλουν φωτιά με αυτόν τον τρόπο, δεν τα κατάφεραν.

"Αν η ενέργεια που ξόδεψαν ο Neb και ο Pencroff μπορούσε να μετατραπεί σε θερμότητα, πιθανότατα θα ήταν αρκετή για να θερμάνει τον λέβητα ενός ατμόπλοιου ωκεανού. Αλλά το αποτέλεσμα των προσπαθειών τους ήταν μηδέν. Κομμάτια ξύλου, ωστόσο, ζεστάθηκαν, αλλά πολύ λιγότερο από τους ίδιους τους συμμετέχοντες αυτή τη λειτουργία.

Μετά από μια ώρα δουλειάς, ο Πένκροφ είχε ιδρώσει και πέταξε θυμωμένα τα ξύλα λέγοντας:
«Μη μου πείτε ότι οι άγριοι κάνουν φωτιά με αυτόν τον τρόπο!» Θα προτιμούσα να το πιστεύω αυτό έρχεται το καλοκαίριχιόνι. Είναι πιο εύκολο, ίσως, να ανάψετε τις δικές σας παλάμες τρίβοντάς τες τη μία πάνω στην άλλη.

Ο λόγος της αποτυχίας τους ήταν ότι η φωτιά έπρεπε να γίνει όχι απλώς τρίβοντας ένα κομμάτι ξύλου πάνω σε ένα άλλο, αλλά τρυπώντας σε μια σανίδα με ένα μυτερό ραβδί (Εικ. 61). Στη συνέχεια, με μια συγκεκριμένη ικανότητα, είναι δυνατό να αυξήσετε τη θερμοκρασία στη φωλιά του ραβδιού κατά 20 ° C σε 1 δευτερόλεπτο. Και χρειάζονται μόνο 250/20=12,5 δευτερόλεπτα για να φτάσει το ραβδί στο σημείο να καεί!

Πολλοί άνθρωποι στην εποχή μας «παράγουν» φωτιά με τριβή – τρίβοντας σπίρτα Σπιρτόκουτο. Πόσο καιρό υπάρχουν οι αγώνες; Η παραγωγή των πρώτων (φωσφορικών) σπίρτων ξεκίνησε τη δεκαετία του 1930. 19ος αιώνας Ο φώσφορος αναφλέγεται σε σχετικά χαμηλή θέρμανση - μόνο μέχρι τους 60 °C. Επομένως, για να ανάψετε ένα σπίρτο φωσφόρου, αρκούσε να το χτυπήσετε σχεδόν σε οποιαδήποτε επιφάνεια (ξεκινώντας από τον κοντινότερο τοίχο και τελειώνοντας με το bootleg). Ωστόσο, αυτά τα ματς ήταν πολύ επικίνδυνα: ήταν δηλητηριώδη και, λόγω της εύκολης ανάφλεξης, συχνά προκαλούσαν φωτιά. Τα σπίρτα ασφαλείας (που χρησιμοποιούμε ακόμα και σήμερα) επινοήθηκαν το 1855 στη Σουηδία (εξ ου και το όνομά τους "Σουηδικά σπίρτα"). Ο φώσφορος σε αυτά τα σπίρτα έχει αντικατασταθεί από άλλες εύφλεκτες ουσίες.

Έτσι, η τριβή μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία μιας ουσίας. Κάνοντας δουλειά στο σώμα(για παράδειγμα, χτυπώντας ένα κομμάτι μολύβδου με ένα σφυρί, κάμψη και ξεκάμψη ενός σύρματος, μετακίνηση ενός αντικειμένου πάνω στην επιφάνεια ενός άλλου ή συμπίεση ενός αερίου σε έναν κύλινδρο με ένα έμβολο) αυξάνουμε την εσωτερική του ενέργεια. Αν το ίδιο το σώμα κάνει τη δουλειά» (λόγω της εσωτερικής του ενέργειας), τότε η εσωτερική ενέργεια του σώματος μειώνεται και το σώμα ψύχεται.

Ας το παρατηρήσουμε αυτό εμπειρικά. Πάρτε ένα γυάλινο δοχείο με παχύ τοίχωμα και κλείστε το καλά με ένα λαστιχένιο πώμα με τρύπα. Μέσα από αυτή την τρύπα, με τη βοήθεια μιας αντλίας, θα αρχίσουμε να αντλούμε αέρα στο δοχείο. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ο φελλός θα πετάξει έξω από το σκάφος με θόρυβο και θα εμφανιστεί ομίχλη στο ίδιο το σκάφος (Εικ. 62). Η εμφάνιση ομίχλης σημαίνει ότι ο αέρας στο σκάφος έχει γίνει πιο κρύος και, κατά συνέπεια, η εσωτερική του ενέργεια έχει μειωθεί. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ο πεπιεσμένος αέρας στο δοχείο, σπρώχνοντας έξω τον φελλό, έκανε τη δουλειά μειώνοντας την εσωτερική του ενέργεια. Ως εκ τούτου, η θερμοκρασία του αέρα έχει πέσει.

Η εσωτερική ενέργεια του σώματος μπορεί να αλλάξει χωρίς να κάνει δουλειά. Έτσι, για παράδειγμα, μπορεί να αυξηθεί θερμαίνοντας ένα μπρίκι με νερό στη σόμπα ή κατεβάζοντας ένα κουτάλι σε ένα ποτήρι ζεστό τσάι. Το τζάκι στο οποίο ανάβει η φωτιά, η οροφή του σπιτιού που φωτίζεται από τον ήλιο κλπ. Η αύξηση της θερμοκρασίας των σωμάτων σε όλες αυτές τις περιπτώσεις σημαίνει αύξηση της εσωτερικής τους ενέργειας, αλλά αυτή η αύξηση συμβαίνει χωρίς δουλειά .

Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός σώματος χωρίς να κάνει δουλειά ονομάζεται ανταλλαγή θερμότητας. Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει μεταξύ σωμάτων (ή τμημάτων του ίδιου σώματος) που έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες.

Πώς, για παράδειγμα, γίνεται η μεταφορά θερμότητας όταν έρχεται σε επαφή ένα κρύο κουτάλι ζεστό νερό? Πρώτον, η μέση ταχύτητα και η κινητική ενέργεια των μορίων ζεστό νερόυπερβαίνει τη μέση ταχύτητα και την κινητική ενέργεια των μεταλλικών σωματιδίων από τα οποία είναι κατασκευασμένο το κουτάλι. Αλλά σε εκείνα τα μέρη όπου το κουτάλι έρχεται σε επαφή με το νερό, τα μόρια του ζεστού νερού αρχίζουν να μεταφέρουν μέρος της κινητικής τους ενέργειας στα σωματίδια του κουταλιού και αρχίζουν να κινούνται πιο γρήγορα. Σε αυτή την περίπτωση, η κινητική ενέργεια των μορίων του νερού μειώνεται και η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του κουταλιού αυξάνεται. Μαζί με την ενέργεια, αλλάζει και η θερμοκρασία: το νερό σταδιακά κρυώνει και το κουτάλι ζεσταίνεται. Η αλλαγή της θερμοκρασίας τους γίνεται μέχρι να γίνει ίδια και για το νερό και για το κουτάλι.

Μέρος της εσωτερικής ενέργειας που μεταφέρεται από το ένα σώμα στο άλλο κατά τη μεταφορά θερμότητας συμβολίζεται με ένα γράμμα και ονομάζεται ποσότητα θερμότητας.
Q είναι η ποσότητα θερμότητας.

Η ποσότητα της θερμότητας δεν πρέπει να συγχέεται με τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία μετριέται σε βαθμούς και η ποσότητα της θερμότητας (όπως κάθε άλλη ενέργεια) μετριέται σε τζάουλ.

Όταν σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες έρχονται σε επαφή, το θερμότερο σώμα εκπέμπει μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας και το ψυχρότερο σώμα τη δέχεται.

Έτσι, υπάρχουν δύο τρόποι για να αλλάξετε την εσωτερική ενέργεια: 1) κάνω δουλειάκαι 2) ανταλλαγή θερμότητας. Κατά την εφαρμογή της πρώτης από αυτές τις μεθόδους, η εσωτερική ενέργεια του σώματος αλλάζει κατά την ποσότητα του τέλειου έργου Α και κατά την εφαρμογή της δεύτερης από αυτές, κατά ποσότητα ίση με την ποσότητα της μεταφερόμενης θερμότητας Q

Είναι ενδιαφέρον ότι και οι δύο εξεταζόμενες μέθοδοι μπορούν να οδηγήσουν σε ακριβώς τα ίδια αποτελέσματα. Επομένως, σύμφωνα με τελικό αποτέλεσμαείναι αδύνατο να προσδιοριστεί ποια από αυτές τις μεθόδους επιτυγχάνεται. Έτσι, παίρνοντας μια θερμαινόμενη βελόνα από χάλυβα από το τραπέζι, δεν θα μπορούμε να πούμε με ποιον τρόπο θερμάνθηκε - με τριβή ή σε επαφή με ένα καυτό σώμα. Κατ 'αρχήν, θα μπορούσε να είναι είτε το ένα είτε το άλλο.

1. Ονομάστε δύο τρόπους αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας του σώματος. 2. Δώστε παραδείγματα αύξησης της εσωτερικής ενέργειας του σώματος κάνοντας εργασίες σε αυτό. 3. Δώστε παραδείγματα αύξησης και μείωσης της εσωτερικής ενέργειας του σώματος ως αποτέλεσμα της μεταφοράς θερμότητας. 4. Ποια είναι η ποσότητα της θερμότητας; Πώς ορίζεται; 5. Σε ποιες μονάδες μετράται η ποσότητα της θερμότητας; 6. Με ποιους τρόπους μπορεί να γίνει φωτιά; 7. Πότε ξεκίνησε η παραγωγή σπίρτων;

Πιέστε ένα νόμισμα ή ένα κομμάτι φύλλου πάνω σε χαρτόνι ή κάποιο είδος σανίδας. Έχοντας κάνει πρώτα 10, μετά 20 κ.λπ. κινήσεις προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση, παρατηρήστε τι συμβαίνει με τη θερμοκρασία των σωμάτων κατά τη διαδικασία της τριβής. Πώς εξαρτάται η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός σώματος από την ποσότητα της εργασίας που γίνεται;

Υποβλήθηκε από αναγνώστες από ιστότοπους του Διαδικτύου

Ηλεκτρονικές εκδόσεις δωρεάν, βιβλιοθήκη φυσικής, μαθήματα φυσικής, πρόγραμμα φυσικής, περιλήψεις μαθημάτων φυσικής, εγχειρίδια φυσικής, έτοιμες εργασίες για το σπίτι

Περιεχόμενο μαθήματος περίληψη μαθήματοςυποστήριξη πλαισίων παρουσίασης μαθήματος επιταχυντικές μέθοδοι διαδραστικές τεχνολογίες Πρακτική εργασίες και ασκήσεις εργαστήρια αυτοεξέτασης, προπονήσεις, περιπτώσεις, αναζητήσεις ερωτήσεις συζήτησης εργασιών για το σπίτι ρητορικές ερωτήσεις από μαθητές εικονογραφήσεις ήχου, βίντεο κλιπ και πολυμέσαφωτογραφίες, εικόνες γραφικά, πίνακες, σχήματα χιούμορ, ανέκδοτα, ανέκδοτα, παραβολές κόμικς, ρήσεις, σταυρόλεξα, αποσπάσματα Πρόσθετα περιλήψειςάρθρα τσιπ για περιπετειώδη cheat sheets σχολικά βιβλία βασικά και πρόσθετο γλωσσάρι όρων άλλα Βελτίωση σχολικών βιβλίων και μαθημάτωνδιόρθωση λαθών στο σχολικό βιβλίοενημέρωση ενός τεμαχίου στο σχολικό βιβλίο στοιχεία καινοτομίας στο μάθημα αντικαθιστώντας τις απαρχαιωμένες γνώσεις με νέες Μόνο για δασκάλους τέλεια μαθήματαημερολογιακό σχέδιο για το έτος Κατευθυντήριες γραμμέςπρογράμματα συζήτησης Ολοκληρωμένα Μαθήματα

Η εσωτερική ενέργεια μπορεί να αλλάξει με δύο τρόπους.

Αν γίνει δουλειά σε ένα σώμα, η εσωτερική του ενέργεια αυξάνεται.

Εσωτερική ενέργεια του σώματος(που συμβολίζεται ως E ή U) είναι το άθροισμα των ενεργειών των μοριακών αλληλεπιδράσεων και των θερμικών κινήσεων ενός μορίου. Η εσωτερική ενέργεια είναι μια συνάρτηση μιας τιμής της κατάστασης του συστήματος. Αυτό σημαίνει ότι κάθε φορά που ένα σύστημα βρίσκεται σε μια δεδομένη κατάσταση, η εσωτερική του ενέργεια προσλαμβάνει την αξία που είναι εγγενής σε αυτήν την κατάσταση, ανεξάρτητα από την ιστορία του συστήματος. Κατά συνέπεια, η αλλαγή της εσωτερικής ενέργειας κατά τη μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη θα είναι πάντα ίση με τη διαφορά μεταξύ των τιμών της στην τελική και αρχική κατάσταση, ανεξάρτητα από τη διαδρομή κατά την οποία έγινε η μετάβαση.

Η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα. Μόνο η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια μπορεί να προσδιοριστεί:

Αυτός ο τύπος είναι μια μαθηματική έκφραση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής

Για οιονεί στατικές διεργασίες, ισχύει η ακόλουθη σχέση:

Η θερμοκρασία μετρήθηκε σε Kelvin

Εντροπία, μετρημένη σε joules/kelvin

Πίεση μετρημένη σε πασκάλ

Χημικό δυναμικό

Αριθμός σωματιδίων στα συστήματα

Θερμότητα καύσης καυσίμου. υπό όρους καύσιμο. Η ποσότητα αέρα που απαιτείται για την καύση του καυσίμου.

Η ποιότητα ενός καυσίμου κρίνεται από τη θερμιδική του αξία. Για τον χαρακτηρισμό στερεών και υγρών καυσίμων χρησιμοποιείται η ειδική θερμογόνος δύναμη, η οποία είναι η ποσότητα θερμότητας που εκλύεται κατά την πλήρη καύση μιας μονάδας μάζας (kJ / kg). Για τα αέρια καύσιμα, χρησιμοποιείται η ογκομετρική θερμογόνος δύναμη, η οποία είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση ενός μοναδιαίου όγκου (kJ / m3). Επιπλέον, το αέριο καύσιμο σε ορισμένες περιπτώσεις εκτιμάται από την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση ενός γραμμομορίου αερίου (kJ / mol).

Η θερμότητα της καύσης προσδιορίζεται όχι μόνο θεωρητικά, αλλά και εμπειρικά, με την καύση ορισμένης ποσότητας καυσίμου σε ειδικές συσκευές που ονομάζονται θερμιδομετρητές. Η θερμότητα της καύσης υπολογίζεται από την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού στο χρωματόμετρο. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο είναι κοντά στις τιμές που υπολογίζονται από τη στοιχειακή σύνθεση του καυσίμου.

Ερώτηση 14Αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια κατά τη θέρμανση και την ψύξη. Το έργο του αερίου με αλλαγή όγκου.

Η εσωτερική ενέργεια του σώματος εξαρτάταιστη μέση κινητική ενέργεια των μορίων του, και αυτή η ενέργεια, με τη σειρά της, εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Επομένως αλλάζοντας τη θερμοκρασία του σώματος αλλάζουμε και την εσωτερική του ενέργεια.Όταν ένα σώμα θερμαίνεται αυξάνεται η εσωτερική του ενέργεια και όταν ψύχεται μειώνεται.

Η εσωτερική ενέργεια του σώματος μπορεί να αλλάξει χωρίς να κάνει δουλειά. Έτσι, για παράδειγμα, μπορεί να αυξηθεί θερμαίνοντας ένα μπρίκι με νερό στη σόμπα ή κατεβάζοντας ένα κουτάλι σε ένα ποτήρι ζεστό τσάι. Το τζάκι στο οποίο ανάβει η φωτιά, η οροφή του σπιτιού που φωτίζεται από τον ήλιο κλπ. Η αύξηση της θερμοκρασίας των σωμάτων σε όλες αυτές τις περιπτώσεις σημαίνει αύξηση της εσωτερικής τους ενέργειας, αλλά αυτή η αύξηση συμβαίνει χωρίς δουλειά .

Αλλαγή στην εσωτερική ενέργειαΤο σώμα χωρίς να κάνει εργασία ονομάζεται μεταφορά θερμότητας. Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει μεταξύ σωμάτων (ή τμημάτων του ίδιου σώματος) που έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες.

Πώς, για παράδειγμα, γίνεται η μεταφορά θερμότητας όταν ένα κρύο κουτάλι έρχεται σε επαφή με ζεστό νερό; Πρώτον, η μέση ταχύτητα και η κινητική ενέργεια των μορίων του ζεστού νερού υπερβαίνουν τη μέση ταχύτητα και την κινητική ενέργεια των μεταλλικών σωματιδίων από τα οποία είναι κατασκευασμένο το κουτάλι. Αλλά σε εκείνα τα μέρη όπου το κουτάλι έρχεται σε επαφή με το νερό, τα μόρια του ζεστού νερού αρχίζουν να μεταφέρουν μέρος της κινητικής τους ενέργειας στα σωματίδια του κουταλιού και αρχίζουν να κινούνται πιο γρήγορα. Σε αυτή την περίπτωση, η κινητική ενέργεια των μορίων του νερού μειώνεται και η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του κουταλιού αυξάνεται. Μαζί με την ενέργεια, αλλάζει και η θερμοκρασία: το νερό σταδιακά κρυώνει και το κουτάλι ζεσταίνεται. Η αλλαγή της θερμοκρασίας τους γίνεται μέχρι να γίνει ίδια και για το νερό και για το κουτάλι.

Μέρος της εσωτερικής ενέργειας που μεταφέρεται από το ένα σώμα στο άλλο κατά την ανταλλαγή θερμότητας συμβολίζεται με ένα γράμμα και ονομάζεται ποσότητα θερμότητας.

Q είναι η ποσότητα θερμότητας.

Η ποσότητα της θερμότητας δεν πρέπει να συγχέεται με τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία μετριέται σε βαθμούς και η ποσότητα της θερμότητας (όπως κάθε άλλη ενέργεια) μετριέται σε τζάουλ.

Όταν σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες έρχονται σε επαφή, το θερμότερο σώμα εκπέμπει μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας και το ψυχρότερο σώμα τη δέχεται.

Εργασία σε ισοβαρική διαστολή αερίου. Μία από τις κύριες θερμοδυναμικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στις περισσότερες θερμικές μηχανές είναι η διαδικασία της διαστολής του αερίου με την απόδοση της εργασίας. Είναι εύκολο να προσδιοριστεί η εργασία που γίνεται κατά την ισοβαρική διαστολή ενός αερίου.

Εάν κατά την ισοβαρή διαστολή του αερίου από τον όγκο V1 στον όγκο V2 το έμβολο κινείται στον κύλινδρο σε απόσταση l (Εικ. 106), τότε το έργο Α που εκτελείται από το αέριο είναι ίσο με

Όπου p είναι η πίεση του αερίου, είναι η μεταβολή του όγκου του.

Εργαστείτε με μια αυθαίρετη διαδικασία διαστολής αερίου.Μια αυθαίρετη διαδικασία διαστολής αερίου από τον όγκο V1 στον όγκο V2 μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα σύνολο εναλλασσόμενων ισοβαρών και ισοχωρικών διεργασιών.

Εργαστείτε με ισοθερμική διαστολή αερίου. Συγκρίνοντας τα εμβαδά των σχημάτων κάτω από τα τμήματα της ισόθερμης και της ισοβαρής, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η διαστολή του αερίου από τον όγκο V1 στον όγκο V2 στην ίδια αρχική τιμή πίεσης αερίου συνοδεύεται στην περίπτωση ισοβαρικής διαστολής από περισσότερη εργασία.

Εργαστείτε με συμπίεση αερίου. Όταν το αέριο διαστέλλεται, η κατεύθυνση του διανύσματος της δύναμης πίεσης αερίου συμπίπτει με την κατεύθυνση του διανύσματος μετατόπισης, επομένως το έργο A "που εκτελείται από το αέριο είναι θετικό (A" > 0) και το έργο Α των εξωτερικών δυνάμεων είναι αρνητικό: A \u003d -A "< 0.

Κατά τη συμπίεση αερίουη κατεύθυνση του διανύσματος εξωτερικής δύναμης συμπίπτει με την κατεύθυνση της κίνησης, επομένως το έργο Α των εξωτερικών δυνάμεων είναι θετικό (A > 0), και το έργο Α που «εκτελείται από το αέριο είναι αρνητικό (Α»< 0).

αδιαβατική διαδικασία. Εκτός από τις ισοβαρικές, ισοχωρικές και ισοθερμικές διεργασίες, οι αδιαβατικές διεργασίες συχνά εξετάζονται στη θερμοδυναμική.

Μια αδιαβατική διεργασία είναι μια διαδικασία που συμβαίνει σε ένα θερμοδυναμικό σύστημα απουσία ανταλλαγής θερμότητας με τα γύρω σώματα, δηλ. υπό την συνθήκη Q = 0.

Ερώτηση 15 Προϋποθέσεις για την ισορροπία του σώματος. Στιγμή δύναμης. Τύποι ισορροπίας.

Ισορροπία, ή ισορροπία, ενός αριθμού σχετικών φαινομένων στις φυσικές και ανθρωπιστικές επιστήμες.

Ένα σύστημα θεωρείται ότι βρίσκεται σε θέση ισορροπίας εάν όλες οι επιπτώσεις σε αυτό το σύστημα αντισταθμίζονται από άλλους ή απουσιάζουν εντελώς. Μια παρόμοια έννοια είναι η σταθερότητα. Η ισορροπία μπορεί να είναι σταθερή, ασταθής ή αδιάφορη.

Τυπικά παραδείγματα ισορροπίας:

1. Η μηχανική ισορροπία, γνωστή και ως στατική ισορροπία, είναι η κατάσταση ενός σώματος σε ηρεμία ή ομοιόμορφη κίνηση, κατά την οποία το άθροισμα των δυνάμεων και των ροπών που ασκούνται σε αυτό είναι μηδέν.

2. Χημική ισορροπία- μια θέση στην οποία η χημική αντίδραση προχωρά στον ίδιο βαθμό με την αντίστροφη αντίδραση, και ως αποτέλεσμα δεν υπάρχει αλλαγή στην ποσότητα κάθε συστατικού.

3. Η φυσική ισορροπία ανθρώπων και ζώων, η οποία διατηρείται με την κατανόηση της αναγκαιότητάς της και, σε ορισμένες περιπτώσεις, με την τεχνητή διατήρηση αυτής της ισορροπίας [η πηγή δεν διευκρινίζεται 948 ημέρες].

4. Θερμοδυναμική ισορροπία - η κατάσταση του συστήματος στην οποία οι εσωτερικές διεργασίες του δεν οδηγούν σε αλλαγές στις μακροσκοπικές παραμέτρους (όπως θερμοκρασία και πίεση).

Rισότητα στο μηδέν του αλγεβρικού αθροίσματος στιγμές δυνάμεωνεπίσης δεν σημαίνει ότι το σώμα είναι απαραίτητα σε ηρεμία. Για αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της συνεχίζεται με σταθερή περίοδο ακριβώς επειδή το αλγεβρικό άθροισμα των ροπών των δυνάμεων που δρουν στη Γη από άλλα σώματα είναι πολύ μικρό. Για τον ίδιο λόγο, ένας περιστρεφόμενος τροχός ποδηλάτου συνεχίζει να περιστρέφεται με σταθερή συχνότητα και μόνο εξωτερικές δυνάμεις σταματούν αυτή την περιστροφή.

Τύποι ισορροπίας. Στην πράξη, σημαντικό ρόλο παίζει όχι μόνο η εκπλήρωση της συνθήκης ισορροπίας για τα σώματα, αλλά και το ποιοτικό χαρακτηριστικό της ισορροπίας, που ονομάζεται σταθερότητα. Υπάρχουν τρία είδη ισορροπίας σωμάτων: σταθερό, ασταθές και αδιάφορο. Η ισορροπία ονομάζεται σταθερή εάν, μετά από μικρές εξωτερικές επιρροές, το σώμα επανέλθει στην αρχική του κατάσταση ισορροπίας. Αυτό συμβαίνει εάν σε ελαφριά μετατόπισησώμα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση από την αρχική θέση, το αποτέλεσμα των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα γίνεται μη μηδενικό και κατευθύνεται προς τη θέση ισορροπίας. Σε σταθερή ισορροπία βρίσκεται, για παράδειγμα, μια μπάλα στο κάτω μέρος της εσοχής.

Η γενική συνθήκη για την ισορροπία ενός σώματος. Συνδυάζοντας τα δύο συμπεράσματα, μπορούμε να διατυπώσουμε γενική κατάστασηισορροπία σώματος: το σώμα βρίσκεται σε ισορροπία εάν το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων όλων των δυνάμεων που εφαρμόζονται σε αυτό και το αλγεβρικό άθροισμα των ροπών αυτών των δυνάμεων σε σχέση με τον άξονα περιστροφής είναι ίσο με μηδέν.

Ερώτηση 16Εξάτμιση και συμπύκνωση. Εξάτμιση. Υγρό που βράζει. Εξάρτηση του βρασμού υγρού από την πίεση.

εξάτμιση -την ιδιότητα να πέφτουν υγρά να αλλάζουν την κατάσταση συσσώρευσής τους και να μετατρέπονται σε ατμό. Η εξάτμιση που συμβαίνει μόνο στην επιφάνεια ενός υγρού που πέφτει ονομάζεται εξάτμιση. Η εξάτμιση σε όλο τον όγκο ενός υγρού ονομάζεται βρασμός. εμφανίζεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία, ανάλογα με την πίεση. Η πίεση στην οποία ένα υγρό βράζει σε μια δεδομένη θερμοκρασία ονομάζεται πίεση κορεσμένων ατμών pnp, η τιμή της εξαρτάται από τον τύπο του υγρού και τη θερμοκρασία του.

Εξάτμισηείναι η διαδικασία με την οποία μια ουσία μετακινείται από υγρή κατάστασησε αέρια (ατμός). Η διαδικασία εξάτμισης είναι το αντίστροφο της διαδικασίας συμπύκνωσης (μετάβαση από ατμό σε υγρή κατάσταση. Εξάτμιση (εξάτμιση), η μετάβαση μιας ουσίας από μια συμπυκνωμένη (στερεή ή υγρή) φάση σε μια αέρια (ατμός), φάση πρώτης τάξης μετάβαση.

Συμπύκνωση -είναι η αντίστροφη διαδικασία της εξάτμισης. Κατά τη συμπύκνωση, τα μόρια του ατμού επιστρέφουν στο υγρό. Σε ένα κλειστό δοχείο, ένα υγρό και ο ατμός του μπορεί να βρίσκονται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας όταν ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό είναι ίσος με τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν στο υγρό από τον ατμό, δηλαδή όταν οι ρυθμοί εξάτμισης και η συμπύκνωση είναι ίδια. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται σύστημα δύο φάσεων. Ένας ατμός που βρίσκεται σε ισορροπία με το υγρό του ονομάζεται κορεσμένος. Ο αριθμός των μορίων που εκπέμπονται από μια μονάδα επιφάνειας ενός υγρού σε ένα δευτερόλεπτο εξαρτάται από τη θερμοκρασία του υγρού. Ο αριθμός των μορίων που επιστρέφουν από τον ατμό στο υγρό εξαρτάται από τη συγκέντρωση των μορίων ατμού και μέση ταχύτηταη θερμική τους κίνηση, η οποία καθορίζεται από τη θερμοκρασία του ατμού.

Βρασμός- η διαδικασία της εξάτμισης σε ένα υγρό (μετάβαση μιας ουσίας από υγρή σε αέρια κατάσταση), με την εμφάνιση ορίων διαχωρισμού φάσης. Σημείο βρασμού σε ατμοσφαιρική πίεσηδίνεται συνήθως ως ένα από τα κύρια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά μιας χημικώς καθαρής ουσίας.

Ο βρασμός διακρίνεται ανά τύπο:

1. βρασμός με ελεύθερη μεταφορά σε μεγάλο όγκο.

2. βρασμός υπό εξαναγκασμένη μεταφορά.

3. καθώς και σε σχέση με τη μέση θερμοκρασία του υγρού προς τη θερμοκρασία κορεσμού:

4. βρασμός ενός υγρού που έχει υποψυχθεί σε θερμοκρασία κορεσμού (επιφανειακός βρασμός).

5. βρασμός υγρού που έχει θερμανθεί σε θερμοκρασία κορεσμού

Φυσαλλίδα

Βρασμός , στον οποίο σχηματίζεται ατμός με τη μορφή περιοδικά αναδυόμενων και αναπτυσσόμενων φυσαλίδων, ονομάζεται βρασμός πυρηνικών. Με αργό βρασμό πυρήνων σε υγρό (ακριβέστερα, κατά κανόνα, στα τοιχώματα ή στον πυθμένα του δοχείου), εμφανίζονται φυσαλίδες γεμάτες με ατμό. Λόγω της έντονης εξάτμισης του υγρού μέσα στις φυσαλίδες, αυτές μεγαλώνουν, επιπλέουν και ο ατμός απελευθερώνεται στη φάση ατμού πάνω από το υγρό. Σε αυτή την περίπτωση, στο στρώμα κοντά στο τοίχωμα, το υγρό βρίσκεται σε ελαφρώς υπερθερμανθείσα κατάσταση, δηλαδή, η θερμοκρασία του υπερβαίνει το ονομαστικό σημείο βρασμού. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτή η διαφορά είναι μικρή (της τάξης του ενός βαθμού).

Ταινία

Όταν η ροή θερμότητας αυξάνεται σε μια ορισμένη κρίσιμη τιμή, οι μεμονωμένες φυσαλίδες συγχωνεύονται, σχηματίζοντας ένα συνεχές στρώμα ατμού κοντά στο τοίχωμα του αγγείου, το οποίο περιοδικά διαπερνά τον όγκο του υγρού. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται λειτουργία φιλμ.

©2015-2019 ιστότοπος
Όλα τα δικαιώματα ανήκουν στους δημιουργούς τους. Αυτός ο ιστότοπος δεν διεκδικεί την πνευματική ιδιοκτησία, αλλά παρέχει δωρεάν χρήση.
Ημερομηνία δημιουργίας σελίδας: 20-08-2016

εσωτερική ενέργειαείναι το άθροισμα των κινητικών ενεργειών όλων των σωματιδίων που απαρτίζουν το σώμα, και των δυνητικών ενεργειών της αλληλεπίδρασης αυτών των σωματιδίων μεταξύ τους. Αυτό περιλαμβάνει την ενέργεια αλληλεπίδρασης των ηλεκτρονίων με τους πυρήνες και την ενέργεια αλληλεπίδρασης συστατικά μέρηπυρήνες.

Η εσωτερική ενέργεια εξαρτάται από τη θερμοκρασία του. Η θερμοκρασία χαρακτηρίζει τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων μιας ουσίας. Όταν αλλάζει η θερμοκρασία, αλλάζει η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων, επομένως αλλάζει και η ενέργεια αλληλεπίδρασης μεταξύ τους.

Η εσωτερική ενέργεια αλλάζει επίσης όταν μια ουσία περνά από ένα κατάσταση συνάθροισηςσε άλλο. Οι διαδικασίες που σχετίζονται με μια αλλαγή στη θερμοκρασία ή την κατάσταση συσσωμάτωσης μιας ουσίας ονομάζονται θερμικός. Οι θερμικές διεργασίες συνοδεύονται από αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του σώματος.

χημικές αντιδράσεις, οι πυρηνικές αντιδράσεις συνοδεύονται και από αλλαγή της εσωτερικής ενέργειας του σώματος, γιατί η ενέργεια αλληλεπίδρασης των σωματιδίων που συμμετέχουν στις αντιδράσεις αλλάζει. Η εσωτερική ενέργεια αλλάζει όταν τα άτομα εκπέμπουν ή απορροφούν ενέργεια κατά τη μετάβαση των ηλεκτρονίων από το ένα κέλυφος στο άλλο.

Ενας από τρόποι αλλαγής της εσωτερικής ενέργειαςείναι Δουλειά. Άρα, κατά την τριβή δύο σωμάτων, η θερμοκρασία τους ανεβαίνει, δηλ. η εσωτερική τους ενέργεια αυξάνεται. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία μετάλλων - διάτρηση, τόρνευση, φρεζάρισμα.

Όταν δύο σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες έρχονται σε επαφή, μεταφέρεται ενέργεια από το σώμα με υψηλή θερμοκρασίασε σώμα με χαμηλή θερμοκρασία. Η διαδικασία μεταφοράς ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο, έχοντας περισσότερα χαμηλή θερμοκρασία, λέγεται μεταφορά θερμότητας.

Έτσι, στη φύση υπάρχουν δύο διαδικασίες στις οποίες αλλάζει η εσωτερική ενέργεια του σώματος:

α) η μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε εσωτερική ενέργεια και αντίστροφα. ενώ γίνονται εργασίες?

β) μεταφορά θερμότητας. ενώ δεν γίνεται καμία εργασία.

Αν ανακατέψετε ζεστό και κρύο νερό, τότε μπορεί να επαληθευτεί πειραματικά ότι η ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται από το ζεστό νερό και η ποσότητα της θερμότητας που λαμβάνεται κρύο νερό, είναι ίσα μεταξύ τους. Η εμπειρία δείχνει ότι εάν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ των σωμάτων, τότε η εσωτερική ενέργεια όλων των θερμαντικών σωμάτων αυξάνεται όσο μειώνεται η εσωτερική ενέργεια των σωμάτων ψύξης. Έτσι, η ενέργεια περνά από το ένα σώμα στο άλλο, αλλά η συνολική ενέργεια όλων των σωμάτων παραμένει αμετάβλητη. Αυτό νόμος διατήρησης και μετατροπής της ενέργειας.

Σε όλα τα φαινόμενα που συμβαίνουν στη φύση, η ενέργεια δεν προκύπτει και δεν εξαφανίζεται. Αλλάζει μόνο από το ένα είδος στο άλλο, ενώ η αξία του διατηρείται.

Για παράδειγμα, μια μολύβδινη σφαίρα που πετά με μια συγκεκριμένη ταχύτητα χτυπά ένα εμπόδιο και θερμαίνεται.

Ή, ένας πάγος, που πέφτει από ένα σύννεφο χιονιού, λιώνει κοντά στο έδαφος.