Formulējiet vispārīgu secinājumu par iekšējās enerģijas izmaiņām. Iekšējā enerģija. Darbs un siltuma pārnese kā veidi, kā mainīt ķermeņa iekšējo enerģiju. Enerģijas nezūdamības likums termiskajos procesos

Fizikas stunda 8. klasē par tēmu: "Iekšējā enerģija. Pārmaiņu ceļi iekšējā enerģija"

Nodarbības mērķi:

• Jēdziena “ķermeņa iekšējā enerģija” veidošana, pamatojoties uz matērijas struktūras MCT.
• Iepazīšanās ar veidiem, kā mainīt ķermeņa iekšējo enerģiju.
• “Siltuma pārneses” jēdziena veidošanās un spēja pielietot zināšanas par vielas uzbūves MCT termisko parādību skaidrošanā.
• Attīstīt interesi par fiziku, demonstrējot interesantus piemērus par termisko parādību izpausmēm dabā un tehnoloģijās.
• Pamatojums nepieciešamībai pētīt siltuma parādības, lai šīs zināšanas pielietotu ikdienas dzīvē.
• Studentu informācijas un komunikācijas kompetenču attīstība.

Nodarbības veids. Apvienotā nodarbība.

Nodarbības veids. Nodarbība - prezentācija

Nodarbības formāts.Interaktīva saruna, demonstrācijas eksperiments, stāsts, patstāvīgais darbs

Studentu darba formas.Komandas darbs, individuālais darbs, darbs grupās.

Aprīkojums: elektroniskā prezentācija “Iekšējā enerģija. Iekšējās enerģijas maiņas metodes", dators, projektors.

Nodarbību laikā

Laika organizēšana.Labdien Šodien nodarbībā iepazīsimies ar citu enerģijas veidu, uzzināsim, no kā tas ir atkarīgs un kā to iespējams mainīt.

Zināšanu atjaunināšana.

• Pamatjēdzienu atkārtošana: enerģija, kinētiskā un potenciālā enerģija, mehāniskais darbs.

Jauna materiāla apgūšana.

Skolotājs . Papildus iepriekš minētajiem jēdzieniem jāatceras arī, ka divu veidumehāniskā enerģijavar pārveidoties (pāriet) viens otrā, piemēram, ķermenim krītot. Apsveriet brīvi krītošu bumbu. Acīmredzot, krītot, tā augstums virs virsmas samazinās un ātrums palielinās, tas nozīmē, ka tā potenciālā enerģija samazinās un kinētiskā enerģija palielinās. Jāsaprot, ka šie divi procesi nenotiek atsevišķi, tie ir savstarpēji saistīti, un viņi to sakapotenciālā enerģija pārvēršas kinētiskā enerģijā.

Lai saprastu, kas ir ķermeņa iekšējā enerģija, ir jāatbild uz jautājumu Nākamais jautājums, no kā sastāv visi ķermeņi?

Studenti . Ķermeņi sastāv no daļiņām, kas nepārtraukti haotiski pārvietojas un mijiedarbojas viena ar otru.

Skolotājs . Un, ja viņi pārvietojas un mijiedarbojas, tad viņiem ir kinētiskā un potenciālā enerģija, kas veido iekšējo enerģiju.

Studenti. Izrādās, ka visiem ķermeņiem ir vienāda iekšējā enerģija, kas nozīmē, ka temperatūrai jābūt vienādai. Bet tas tā nav.

Skolotājs. Protams, nē. Ķermeņiem ir dažādas iekšējās enerģijas, un mēs centīsimies noskaidrot, no kā ir atkarīga ķermeņa iekšējā enerģija un no kā nav atkarīga.

Definīcija.

Kinētiskā enerģijadaļiņu kustības unpotenciālā enerģijato mijiedarbība veidoķermeņa iekšējā enerģija.

Iekšējā enerģija tiek apzīmēta arun to, tāpat kā visus citus enerģijas veidus, mēra J (džoulos).

Līdz ar to mums ir ķermeņa iekšējās enerģijas formula:. Kur zem attiecas uz ķermeņa daļiņu kinētisko enerģiju, un ar– viņu potenciālā enerģija.

Atcerēsimies iepriekšējo nodarbību, kurā runājām par to, ka ķermeņa daļiņu kustību raksturo tā temperatūra, savukārt ķermeņa iekšējā enerģija ir saistīta ar ķermeņa kustības raksturu (aktivitāti). daļiņas. Tāpēc iekšējā enerģija un temperatūra ir savstarpēji saistīti jēdzieni. Palielinoties ķermeņa temperatūrai, palielinās arī tās iekšējā enerģija, un, pazeminoties, tā samazinās.

Mēs noskaidrojām, ka ķermeņa iekšējā enerģija var mainīties. Apsvērsim veidus, kā mainīt ķermeņa iekšējo enerģiju.

Jūs jau esat pazīstams ar ķermeņa mehāniskā darba jēdzienu, tas ir saistīts ar ķermeņa kustību, kad tam tiek pielikts noteikts spēks. Ja tiek veikts mehānisks darbs, tad mainās ķermeņa enerģija, un tieši to var teikt par ķermeņa iekšējo enerģiju. Ir ērti to attēlot diagrammā:

Skolotājs Ķermeņa iekšējās enerģijas palielināšanas metode ar berzi cilvēkiem ir zināma kopš seniem laikiem. Lūk, kā cilvēki radīja uguni. Ko var novērot, strādājot darbnīcās, piemēram, virpojot detaļas ar vīli? (Daļas kļuva karstas). Kad cilvēkam ir auksti, viņš neviļus sāk drebuļi. Kāpēc tu domā? (Trīcot rodas muskuļu kontrakcijas. Pateicoties muskuļu darbam, ķermeņa iekšējā enerģija palielinās un kļūst siltāka). Kādu secinājumu var izdarīt no teiktā?

Studenti . Veicot darbu, mainās ķermeņa iekšējā enerģija. Ja ķermenis pats strādā, tā iekšējā enerģija samazinās, un, ja tiek strādāts pie tā, tad tā iekšējā enerģija palielinās.

Skolotājs . Tehnoloģijās, rūpniecībā, ikdienas prakse mēs pastāvīgi sastopamies ar izmaiņām ķermeņa iekšējā enerģijā, veicot darbu: ķermeņu sildīšana kalšanas laikā, trieciena laikā; veicot darbu ar saspiestu gaisu vai tvaiku.

Nedaudz atpūtīsimies un tajā pašā laikā uzzināsim Interesanti fakti no termisko parādību vēstures (divi studenti sniedz iepriekš sagatavotus īsus ziņojumus).

1. ziņa. Kā tika veikti brīnumi.

Sengrieķu mehāniķis Aleksandrijas Herons, strūklakas, kas nes savu vārdu, izgudrotājs, atstāja mums aprakstu par diviem ģeniāliem veidiem, kā ēģiptiešu priesteri maldināja cilvēkus ticēt brīnumiem.
1. attēlā redzams dobs metāla altāris un zem tā cietumā paslēpts mehānisms, kas pārvieto tempļa durvis. Altāris stāvēja ārpus tā. Kad tiek iekurts uguns, altāra iekšienē esošais gaiss apkures dēļ rada lielāku spiedienu uz ūdeni zem grīdas paslēptā traukā; No trauka caur cauruli tiek izspiests ūdens un ieliets spainī, kuru nolaižot iedarbina mehānismu, kas griež durvis (2. att.). Izbrīnīti skatītāji, nezinot par zem grīdas paslēpto instalāciju, savā priekšā redz “brīnumu”: tiklīdz uz altāra uzliesmo uguns, tempļa durvis, “klausoties priestera lūgšanās”, izšķīst kā ja paši...

Ēģiptes priesteru “brīnuma” atmaskošana: tempļa durvis atver upura uguns darbība.

2. ziņa. Kā tika veikti brīnumi.

Cits iedomāts brīnums, ko veica priesteri, ir parādīts attēlā. 3. Kad uz altāra uzliesmo liesma, gaiss, izplešoties, izvada eļļu no apakšējās rezervuāra trubiņās, kas paslēptas priesteru figūrās, un tad ugunī brīnumainā kārtā tiek pievienota pati eļļa... Bet tiklīdz priesteris, kas atbild par šo altāri, klusi noņēma aizbāzni no vāka rezervuāra - un eļļas izliešana apstājās (jo liekais gaiss brīvi izplūda caur caurumu); Priesteri ķērās pie šīs viltības, kad pielūdzēju ziedojumi bija pārāk niecīgi.

Skolotājs. Cik mēs visi pazīstam rīta tēju! Ir tik jauki ar mazu karoti uzvārīt tēju, ieliet krūzītē cukuru un nedaudz dzert. Slikti ir tikai viens – karote ir par karstu! Kas notika ar karoti? Kāpēc viņai paaugstinājās temperatūra? Kāpēc viņas iekšējā enerģija pieauga? Vai esam pie tā pastrādājuši?

Studenti . Nē, viņi to nedarīja.

Skolotājs . Noskaidrosim, kāpēc notika iekšējās enerģijas izmaiņas.

Sākotnēji ūdens temperatūra ir augstāka par karotes temperatūru, un tāpēc ūdens molekulu ātrums ir lielāks. Tas nozīmē, ka ūdens molekulām ir lielāka kinētiskā enerģija nekā metāla daļiņām, no kuras tiek izgatavota karote. Saskaroties ar metāla daļiņām, ūdens molekulas nodod tām daļu savas enerģijas, un palielinās metāla daļiņu kinētiskā enerģija, un ūdens molekulu kinētiskā enerģija samazinās. Šo ķermeņu iekšējās enerģijas maiņas metodi sauc siltuma pārnesi . Mūsu Ikdiena mēs bieži sastopamies ar šo parādību. Piemēram, ūdenī, guļot uz zemes vai sniegā, ķermenis atdziest, kas var novest pie saaukstēšanās vai apsaldējumus. Spēcīgā salnā pīles labprāt kāpj ūdenī. Kāpēc tu domā? (Spēcīgā salnā ūdens temperatūra ir ievērojami augstāka par apkārtējā gaisa temperatūru, tāpēc putns ūdenī atdziest mazāk nekā gaisāSiltuma pārnese notiek vairākos veidos, bet par to mēs runāsim nākamajā nodarbībā.

Tādējādi ir divi iespējamie veidi, kā mainīt iekšējo enerģiju. Kuru?

Studenti . Darba veiktspēja un siltuma pārnese.

Izpētītā materiāla konsolidācija.Tagad paskatīsimies, cik labi jūs esat iemācījušies jauns materiālsšodienas nodarbība. Es uzdošu jautājumus, un jūs mēģināsit uz tiem atbildēt.

jautājums 1 . Vienā glāzē ielej aukstu ūdeni, otrā - tikpat daudz verdoša ūdens. Kurā glāzē ūdenim ir vairāk iekšējās enerģijas? (Otrajā, jo tā temperatūra ir augstāka).

2. jautājums. Ir divi vara stieņi tāda pati temperatūra, bet viena masa ir 1 kg, bet otra - 0,5 kg. Kuram no diviem dotajiem stieņiem ir lielāka iekšējā enerģija? (Pirmais, jo tā masa ir lielāka).

3. jautājums. Āmurs uzkarst, kad to sit, piemēram, pa laktu un karstā vasaras dienā guļ saulē. Nosauciet veidus, kā mainīt āmura iekšējo enerģiju abos gadījumos. (Pirmajā gadījumā tiek veikts darbs, bet otrajā - siltuma pārnese).

4. jautājums . Metāla krūzē ielej ūdeni. Kurš no šiem faktoriem izraisa izmaiņas ūdens iekšējā enerģijā? (13)

1. Ūdens sildīšana uz karstas plīts.
2. Darbu veikšana uz ūdens, virzot to uz priekšu kopā ar krūzi.
3. Veiciet darbu pie ūdens, sajaucot to ar mikseri.

Skolotājs . Un tagad es iesaku strādāt pašam. (Skolēni tiek sadalīti 6 grupās, un turpmākais darbs tiks veikts grupās). Jūsu priekšā ir papīra lapa ar trim uzdevumiem.

1. vingrinājums. Kāds ir iemesls ķermeņu iekšējās enerģijas izmaiņām šādās parādībās:

1. ūdens sildīšana ar boileri;
2. atdzesētu pārtiku, kas ievietota ledusskapī;
3. sērkociņa aizdegšanās, atsitot pret kasti;
4. spēcīga apkure un degšana mākslīgie pavadoņi zeme, kad tie nonāk atmosfēras zemākajos blīvajos slāņos;
5. ja jūs ātri saliekat vadu tajā pašā vietā, vispirms vienā virzienā, tad otrā, tad šī vieta kļūst ļoti karsta;
6. ēdiena gatavošana;
7. Ātri noslīdot pa stabu vai virvi, var apdedzināt rokas;
8. baseina ūdens sildīšana karstā vasaras dienā;
9. Dzenot naglu, tā galva uzsilst;
10. Sērkociņš uzliesmo, kad to ieliek sveces liesmā.

Divām grupām – ar berzi; pārējās divas grupas - trieciena laikā un vēl divas grupas - saspiešanas laikā.

Atspulgs.

• Ko jaunu vai interesantu tu šodien uzzināji stundā?
• Kā jūs apguvāt materiālu, kuru aplūkojāt?
• Kādas bija grūtības? Vai jums izdevās tās pārvarēt?
• Vai šodienas nodarbībā iegūtās zināšanas tev noderēs?

Apkopojot stundu.Šodien iepazināmies ar sadaļas “ Siltuma parādības» iekšējo enerģiju un siltuma pārnesi un iepazinās ar veidiem, kā mainīt ķermeņu iekšējo enerģiju. Iegūtās zināšanas palīdzēs izskaidrot un prognozēt termisko procesu gaitu, ar kurām saskarsies savā dzīvē.

Mājasdarbs. 2., 3. §. Eksperimentālie uzdevumi:

1. Izmantojiet mājas termometru, lai izmērītu burkā vai pudelē ielietā ūdens temperatūru.
   Cieši aizveriet trauku un enerģiski kratiet to 10–15 minūtes, pēc tam vēlreiz mēriet temperatūru.
   Lai novērstu siltuma pārnesi no rokām, valkājiet dūraiņus vai ietiniet trauku dvielī.
   Kādu iekšējās enerģijas maiņas metodi izmantojāt? Paskaidrojiet.
2. Paņemiet gumijas joslu, kas pārsieta ar gredzenu, uzklājiet saiti uz pieres un atzīmējiet tās temperatūru. Turot gumiju ar pirkstiem, vairākas reizes enerģiski izstiepiet to un, izstiepjot, vēlreiz piespiediet to pie pieres. Izdariet secinājumu par temperatūru un iemesliem, kas izraisīja izmaiņas.

Priekšskatījums:

Lai izmantotu prezentāciju priekšskatījumus, izveidojiet Google kontu un pierakstieties:

Jebkura ķermeņa daļiņas, atomi vai molekulas, iziet haotisku, nepārtrauktu kustību (tā saukto termisko kustību). Tāpēc katrai daļiņai ir zināma kinētiskā enerģija.

Turklāt matērijas daļiņas savstarpēji mijiedarbojas ar elektriskās pievilkšanās un atgrūšanas spēkiem, kā arī ar kodolspēkiem. Tāpēc visa daļiņu sistēma dots ķermenis Tam ir arī potenciālā enerģija.

Kinētiskā enerģija termiskā kustība daļiņas un to mijiedarbības potenciālā enerģija kopā veidojas jaunais veids enerģija, kas netiek reducēta uz ķermeņa mehānisko enerģiju (t.i., ķermeņa kopumā kustības kinētiskā enerģija un tā mijiedarbības ar citiem ķermeņiem potenciālā enerģija). Šo enerģijas veidu sauc par iekšējo enerģiju.

Ķermeņa iekšējā enerģija ir tā daļiņu siltuma kustības kopējā kinētiskā enerģija plus to savstarpējās mijiedarbības potenciālā enerģija.

Termodinamiskās sistēmas iekšējā enerģija ir sistēmā iekļauto ķermeņu iekšējo enerģiju summa.

Tādējādi ķermeņa iekšējo enerģiju veido šādi termini.

1. Ķermeņa daļiņu nepārtrauktas haotiskas kustības kinētiskā enerģija.

2. Molekulu (atomu) potenciālā enerģija starpmolekulārās mijiedarbības spēku ietekmē.

3. Elektronu enerģija atomos.

4. Intranukleārā enerģija.

IN lietu vienkāršākais modelis Ideālas gāzes vielas iekšējai enerģijai var iegūt skaidru formulu.

8.1 Monatomiskas ideālās gāzes iekšējā enerģija

Ideālas gāzes daļiņu mijiedarbības potenciālā enerģija ir nulle (atgādiniet, ka ideālās gāzes modelī mēs neņemam vērā daļiņu mijiedarbību attālumā). Tāpēc monatomiskās ideālās gāzes iekšējā enerģija tiek samazināta līdz tās atomu translācijas kustības kopējai kinētiskajai enerģijai. Šo enerģiju var atrast, reizinot gāzes atomu skaitu N ar viena atoma vidējo kinētisko enerģiju E:

U=NE=N		kT = NA

U = 3 2 m RT:

Mēs redzam, ka ideālas gāzes iekšējā enerģija (masa un ķīmiskais sastāvs kas ir nemainīgi) ir tikai tās temperatūras funkcija. Reālā gāzē, šķidrā vai cietā, iekšējā enerģija būs atkarīga arī no tilpuma, jo, mainoties tilpumam, mainās daļiņu relatīvais izvietojums un līdz ar to arī to mijiedarbības potenciālā enerģija.

8 Attiecībā uz poliatomisku gāzi jāņem vērā arī molekulu rotācija un atomu vibrācijas molekulās.

8.2 Statusa funkcija

Iekšējās enerģijas vissvarīgākā īpašība ir tā, ka tā ir termodinamiskās sistēmas stāvokļa funkcija. Proti, iekšējo enerģiju unikāli nosaka sistēmu raksturojošu makroskopisku parametru kopums, un tā nav atkarīga no sistēmas “aizvēstures”, t.i., no tā, kādā stāvoklī sistēma atradās iepriekš un cik konkrēti tā nonāca. šis stāvoklis.

Tādējādi, sistēmai pārejot no viena stāvokļa uz otru, tās iekšējās enerģijas izmaiņas nosaka tikai sistēmas sākuma un beigu stāvokļi un tas nav atkarīgs no pārejas ceļa no sākuma stāvokļa uz beigu stāvokli. Ja sistēma atgriežas sākotnējā stāvoklī, tad tās iekšējās enerģijas izmaiņas ir nulle.

Pieredze rāda, ka ir tikai divi veidi, kā mainīt ķermeņa iekšējo enerģiju:

apņemoties mehāniskais darbs;

siltuma pārnesi.

Vienkārši sakot, tējkannu var uzsildīt tikai ar diviem Dažādi ceļi: berzējiet to ar kaut ko vai uzlieciet uguni :-) Apsvērsim šīs metodes sīkāk.

8.3 Izmaiņas iekšējā enerģijā: padarīts darbs

Ja tiek veikts darbs pie ķermeņa, tad palielinās ķermeņa iekšējā enerģija.

Piemēram, pēc sitiena ar āmuru nagla uzsilst un nedaudz deformējas. Bet temperatūra ir ķermeņa daļiņu vidējās kinētiskās enerģijas mērs. Nagu sildīšana norāda uz tās daļiņu kinētiskās enerģijas palielināšanos: patiesībā daļiņas paātrina āmura trieciens un naglas berze pret dēli.

Deformācija nav nekas cits kā daļiņu pārvietošanās attiecībā pret otru; Pēc trieciena nags piedzīvo spiedes deformāciju, tā daļiņas tuvojas viena otrai, palielinās atgrūšanas spēki starp tām, un tas noved pie nagu daļiņu potenciālās enerģijas palielināšanās.

Tātad nagu iekšējā enerģija ir palielinājusies. Tas bija pie tā veiktā darba rezultāts; darbu veica āmurs un berzes spēks uz dēļa.

Ja darbu veic pats ķermenis, tad ķermeņa iekšējā enerģija samazinās. Ļaujiet, piemēram, saspiestajam gaisam siltumizolētā traukā zem virzuļa izplesties

un paceļ noteiktu slodzi, tādējādi veicot darbu9. Šī procesa laikā gaiss atdzisīs, tā molekulas atsitoties aiz kustīgā virzuļa, piešķirot tam daļu savas kinētiskās enerģijas. (Tāpat futbolists, ar kāju apturot ātri lidojošu bumbu, veic kustību ar kāju prom no bumbas un slāpē tās ātrumu.) Tāpēc gaisa iekšējā enerģija samazinās.

Tādējādi gaiss darbojas uz savas iekšējās enerģijas rēķina: tā kā kuģis ir termiski izolēts, enerģija neplūst gaisā no ārējiem avotiem, un gaiss var iegūt enerģiju, lai veiktu darbu tikai no savām rezervēm. .

8.4 Iekšējās enerģijas izmaiņas: siltuma pārnese

Siltuma pārnese ir iekšējās enerģijas pārnešanas process no karstāka ķermeņa uz aukstāku, kas nav saistīts ar mehānisko darbu veikšanu. Siltuma pārnese var notikt vai nu tiešā saskarē ar ķermeņiem, vai caur starpposma vidi (un pat caur vakuumu). Siltuma pārnesi sauc arī par siltuma apmaiņu.

9 Procesu termiski izolētā traukā sauc par adiabātisko. Mēs pētīsim adiabātisko procesu, aplūkojot pirmo termodinamikas likumu.

Ir trīs siltuma pārneses veidi: vadītspēja, konvekcija un siltuma starojums. Tagad mēs tos aplūkosim sīkāk.

8.5 Siltumvadītspēja

Ja vienu dzelzs stieņa galu ieliksi ugunī, tad, kā zināms, to rokā ilgi neturēsi. Atrodoties augstas temperatūras reģionā, dzelzs atomi sāk vibrēt intensīvāk (t.i., tie iegūst papildu kinētisko enerģiju) un spēcīgāk ietekmē savus kaimiņus.

Palielinās arī blakus esošo atomu kinētiskā enerģija, un tagad šie atomi saviem kaimiņiem piešķir papildu kinētisko enerģiju. Tātad no sadaļas uz sekciju siltums pamazām izplatās gar stieni no ugunī ievietotā gala līdz mūsu rokai. Tā ir siltumvadītspēja (18. att.)10.

Rīsi. 18. Siltumvadītspēja

Siltumvadītspēja ir iekšējās enerģijas pārnešana no vairāk apsildāmām ķermeņa zonām uz mazāk apsildāmām ķermeņa daļiņu termiskās kustības un mijiedarbības dēļ.

Dažādu vielu siltumvadītspēja ir atšķirīga. Metāliem ir augsta siltumvadītspēja: labākie siltumvadītāji ir sudrabs, varš un zelts. Šķidrumu siltumvadītspēja ir daudz mazāka. Gāzes tik slikti vada siltumu, ka tiek uzskatītas par siltumizolatoriem: gāzes molekulas, ņemot vērā lielo attālumu starp tām, vāji mijiedarbojas viena ar otru. Tāpēc, piemēram, logiem ir dubultie rāmji: gaisa slānis neļauj siltumam izplūst).

Tāpēc poraini ķermeņi, piemēram, ķieģeļi, vilna vai kažokādas, ir slikti siltuma vadītāji. To porās ir gaiss. Ne velti ķieģeļu mājas tiek uzskatītas par vissiltākajām, un aukstā laikā cilvēki valkā kažoki un jakas ar dūnu vai polsterējuma poliestera slāni.

Bet, ja gaiss tik slikti vada siltumu, tad kāpēc telpa sasilst no radiatora? Tas notiek cita veida siltuma pārneses, konvekcijas, dēļ.

8.6. Konvekcija

Konvekcija ir iekšējās enerģijas pārnešana šķidrumos vai gāzēs plūsmu cirkulācijas un vielu sajaukšanās rezultātā.

Gaiss akumulatora tuvumā uzsilst un izplešas. Smaguma spēks, kas iedarbojas uz šo gaisu, paliek nemainīgs, bet palielinās peldspējas spēks no apkārtējā gaisa, tā ka sakarsētais gaiss sāk peldēt uz griestiem. Tā vietā nāk auksts

10 Attēls no vietnes Educationelectronicsusa.com.

air11, ar kuru atkārtojas tas pats.

Rezultātā tiek izveidota gaisa cirkulācija, kas kalpo kā konvekcijas piemērs, siltuma sadali telpā veic gaisa plūsmas.

Pilnīgi līdzīgu procesu var novērot šķidrumos. Uzliekot uz plīts tējkannu vai ūdens pannu, ūdens tiek uzkarsēts galvenokārt konvekcijas dēļ (ūdens siltumvadītspējas ieguldījums ir ļoti niecīgs).

Konvekcijas strāvas gaisā un šķidrumā parādītas12 19. att.

Rīsi. 19. Konvekcija

IN cietvielas nav konvekcijas: daļiņu mijiedarbības spēki ir lieli, daļiņas svārstās fiksētu telpisko punktu (mezglu) tuvumā kristāla režģis), un šādos apstākļos nevar veidoties nekādas vielas plūsmas.

Konvekcijas strāvu cirkulācijai, apsildot telpu, ir nepieciešams, lai uzkarsētajam gaisam būtu kur peldēt. Ja radiators ir uzstādīts zem griestiem, tad cirkulācija nenotiks siltais gaiss tas tā arī paliks zem griestiem. Tāpēc sildīšanas ierīces tiek novietotas telpas apakšā. Tā paša iemesla dēļ tējkanna tiek uzlikta uz uguns, kā rezultātā uzkarsētie ūdens slāņi, paceļoties, dod vietu aukstākiem.

Gluži pretēji, gaisa kondicionieris jānovieto pēc iespējas augstāk: tad atdzesētais gaiss sāks pazemināties, un tā vietu ieņems siltāks gaiss. Cirkulācija notiks pretējā virzienā, salīdzinot ar plūsmu kustību, sildot telpu.

8.7 Termiskais starojums

Kā Zeme saņem enerģiju no Saules? Siltumvadītspēja un konvekcija ir izslēgta: mūs šķir 150 miljoni kilometru bezgaisa telpas.

Trešais siltuma pārneses veids darbā šeit ir siltuma starojums. Radiācija var izplatīties gan vielā, gan vakuumā. Kā tas rodas?

Izrādās, ka elektriskā un magnētiskais lauks Tie ir cieši saistīti viens ar otru, un tiem ir viens ievērojams īpašums. Ja elektriskais lauks mainās laika gaitā, tad tas ģenerē magnētisko lauku, kas, vispārīgi runājot, arī mainās ar laiku13. Savukārt mainīgs magnētiskais lauks ģenerē mainīgu elektrisko lauku, kas atkal ģenerē mainīgu magnētisko lauku, kas atkal rada mainīgu elektrisko lauku. . .

11 Tas pats process, bet daudz plašākā mērogā, dabā pastāvīgi notiek: šādi rodas vējš.

12 attēli no physics.arizona.edu.

13 Par to sīkāk tiks runāts elektrodinamikā, tēmā par elektromagnētisko indukciju.

Šī procesa attīstības rezultātā kosmosā izplatās elektromagnētiskais vilnis ar elektriskiem un magnētiskiem laukiem, kas ir saistīti viens ar otru. Tāpat kā skaņa elektromagnētiskie viļņi ir izplatīšanās ātrums un frekvence šajā gadījumāŠī ir frekvence, ar kādu viļņā svārstās lauku lielums un virziens. Redzamā gaisma īpašs gadījums elektromagnētiskie viļņi.

Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums vakuumā ir milzīgs: 300 000 km/s. Tātad gaisma no Zemes uz Mēnesi nokļūst nedaudz vairāk kā sekundē.

Elektromagnētisko viļņu frekvenču diapazons ir ļoti plašs. Vairāk par elektromagnētisko viļņu mērogu runāsim attiecīgajā brošūrā. Šeit mēs tikai atzīmējam, ka redzamā gaisma ir niecīga šīs skalas diapazons. Zem tā atrodas infrasarkanā starojuma frekvences, virs ultravioletā starojuma frekvences.

Tagad atcerieties, ka atomi, lai gan parasti ir elektriski neitrāli, satur pozitīvi lādētus protonus un negatīvi lādētus elektronus. Šīs uzlādētās daļiņas, veicot haotisku kustību kopā ar atomiem, rada mainīgus elektriskos laukus un tādējādi izstaro elektromagnētiskos viļņus. Šos viļņus sauc par termisko starojumu, lai atgādinātu, ka to avots ir vielas daļiņu termiskā kustība.

Termiskā starojuma avots ir jebkurš ķermenis. Šajā gadījumā starojums aiznes daļu savas iekšējās enerģijas. Satiekoties ar cita ķermeņa atomiem, starojums tos paātrina ar savu svārstību elektriskais lauks, un palielinās šī ķermeņa iekšējā enerģija. Tā mēs gozējamies saules staros.

Normālā temperatūrā termiskā starojuma frekvences atrodas infrasarkanajā diapazonā, tāpēc acs to neuztver (mēs neredzam, kā mēs “spīdējam”). Kad ķermenis tiek uzkarsēts, tā atomi sāk vairāk izstarot viļņus augstās frekvences. Dzelzs naglu var uzkarsēt līdz tādai temperatūrai, lai tā termiskais starojums sasniegtu redzamā diapazona apakšējo (sarkano) daļu. Un Saule mums šķiet dzeltenbalta: temperatūra uz Saules virsmas ir tik augsta (6000 C), ka tās starojuma spektrā ir visas redzamās gaismas frekvences un pat ultravioletais, pateicoties kuram mēs iedegāmies.

Vēlreiz apskatīsim trīs siltuma pārneses veidus (20. att.)14.

Rīsi. 20. Trīs siltuma pārneses veidi: siltumvadītspēja, konvekcija, starojums

14 attēli no beodom.com.

Tāpēc, mainot ķermeņa temperatūru, mēs mainām tā iekšējo enerģiju. Kad ķermenis tiek uzkarsēts, tā iekšējā enerģija palielinās, un, atdziestot, tā samazinās.

Veiksim eksperimentu. Statīvam pievienojam plānsienu misiņa cauruli. Ielejiet tajā nedaudz ētera un cieši aizveriet to ar aizbāzni. Tagad aptīsim virvi ap cauruli un sāksim ar to berzēt cauruli, ātri ievelkot to virvē vienā vai otrā virzienā. Pēc kāda laika caurules iekšējā enerģija ar ēteri pieaugs tik daudz, ka ēteris uzvārīsies un radušies tvaiki izspiedīs aizbāzni (60. att.).

Šī pieredze to parāda Ķermeņa iekšējo enerģiju var mainīt, veicot darbu pie ķermeņa, it īpaši ar berzi.

Izmainot koka gabala iekšējo enerģiju berzes rezultātā, mūsu senči radīja uguni. Koksnes aizdegšanās temperatūra ir 250 °C. Tāpēc, lai iegūtu uguni, jums ir jāberzē viens koka gabals pret otru, līdz to temperatūra sasniedz šo vērtību. Vai tas ir viegli? Kad Žila Verna romāna “Noslēpumainā sala” varoņi mēģināja šādā veidā iekurt uguni, viņiem tas neizdevās.

"Ja Neba un Penkrofa iztērēto enerģiju varētu pārvērst siltumā, ar to droši vien pietiktu, lai uzsildītu okeāna tvaikoņa katlu. Taču viņu pūliņu rezultāts bija nulle. Malkas gabali tomēr sasiluši, bet daudz mazāk nekā paši dalībnieki šo operāciju.

Pēc stundas darba Penkrofts bija sviedros un aizkaitināts izmeta koka gabalus, sacīdams:
- Nestāsti man, ka mežoņi šādi taisa uguni! Es labāk tam ticu ir vasara sniegs. Droši vien vieglāk ir izgaismot savas plaukstas, berzējot tās kopā.

To neveiksmes iemesls bija tas, ka uguni vajadzēja radīt, nevis vienkārši berzējot vienu koka gabalu pret otru, bet ar uzasinātu nūju urbjot dēlī (61. att.). Pēc tam ar zināmām prasmēm 1 sekundes laikā varat palielināt temperatūru zizļa ligzdā par 20 °C. Un, lai kociņš sadegtu, tas prasīs tikai 250/20 = 12,5 sekundes!

Mūsdienās daudzi cilvēki uguni “uzkurina” ar berzi – berzējot sērkociņus Sērkociņu kastīte. Pirms cik ilga laika parādījās sērkociņi? Pirmo (fosfora) sērkociņu ražošana sākās 30. gados. XIX gs Fosfors aizdegas diezgan zemā siltumā - tikai līdz 60 ° C. Tāpēc, lai aizdedzinātu fosfora sērkociņu, pietika ar to uzsist gandrīz uz jebkuras virsmas (sākot no tuvākās sienas un beidzot ar bagāžnieka augšdaļu). Tomēr šie sērkociņi bija ļoti bīstami: tie bija indīgi un vieglās aizdegšanās dēļ bieži izraisīja ugunsgrēkus. Drošības sērkociņi (kurus lietojam vēl šodien) tika izgudroti 1855. gadā Zviedrijā (tāpēc arī to nosaukums "zviedru sērkociņi"). Fosfors šajos sērkociņos tiek aizstāts ar citām viegli uzliesmojošām vielām.

Tātad ar berzi var paaugstināt vielas temperatūru. Veicot darbu pie ķermeņa(piemēram, sitiens ar āmuru pret svina gabalu, stieples locīšana un atlocīšana, viena priekšmeta pārvietošana virs cita virsmas vai balonā esošās gāzes saspiešana ar virzuli), mēs palielinām tā iekšējo enerģiju. Ja ķermenis pats dara darbu" (tās iekšējās enerģijas dēļ), tad ķermeņa iekšējā enerģija samazinās un ķermenis atdziest.

Novērosim to eksperimentāli. Paņemiet stikla trauku ar biezām sienām un cieši aizveriet to ar gumijas aizbāzni ar caurumu. Caur šo caurumu, izmantojot sūkni, mēs sāksim sūknēt gaisu traukā. Pēc kāda laika korķis trokšņaini izlidos no trauka, un pašā traukā parādīsies migla (62. att.). Miglas parādīšanās nozīmē, ka gaiss kuģī ir kļuvis vēsāks un līdz ar to ir samazinājusies tā iekšējā enerģija. Tas izskaidrojams ar to, ka saspiestais gaiss traukā, izspiežot aizbāzni, darbojās, samazinot tā iekšējo enerģiju. Līdz ar to gaisa temperatūra pazeminājās.

Ķermeņa iekšējo enerģiju var mainīt, nedarot darbu. Piemēram, to var palielināt, uz plīts uzkarsējot tējkannu ar ūdeni vai nolaižot karoti karstas tējas glāzē. Tiek apsildīts kamīns, kurā tiek iekurts uguns, saules izgaismots mājas jumts utt.. Ķermeņu temperatūras paaugstināšanās visos šajos gadījumos nozīmē to iekšējās enerģijas pieaugumu, bet šis pieaugums notiek, neveicot darbu. .

Tiek sauktas ķermeņa iekšējās enerģijas izmaiņas, neveicot darbu siltuma apmaiņa. Siltuma apmaiņa notiek starp ķermeņiem (vai viena un tā paša ķermeņa daļām), kuriem ir atšķirīga temperatūra.

Kā, piemēram, notiek siltuma apmaiņa, saskaroties ar aukstu karoti karsts ūdens? Pirmkārt, molekulu vidējais ātrums un kinētiskā enerģija karsts ūdens pārsniedz tā metāla daļiņu vidējo ātrumu un kinētisko enerģiju, no kuras izgatavota karote. Bet tajās vietās, kur karote saskaras ar ūdeni, karstā ūdens molekulas sāk nodot daļu savas kinētiskās enerģijas uz karotes daļiņām, un tās sāk kustēties ātrāk. Ūdens molekulu kinētiskā enerģija samazinās, un karotes daļiņu kinētiskā enerģija palielinās. Līdz ar enerģiju mainās arī temperatūra: ūdens pamazām atdziest, un karote uzsilst. To temperatūra mainās, līdz tā kļūst vienāda gan pie ūdens, gan pie karotes.

Daļu no iekšējās enerģijas, kas siltuma apmaiņas laikā tiek pārnesta no viena ķermeņa uz otru, apzīmē ar burtu un sauc siltuma daudzums.
Q ir siltuma daudzums.

Siltuma daudzumu nedrīkst jaukt ar temperatūru. Temperatūru mēra grādos, un siltuma daudzumu (tāpat kā jebkura cita enerģija) mēra džoulos.

Kad saskaras ķermeņi ar dažādu temperatūru, karstāks ķermenis izdala daļu siltuma, bet aukstākais ķermenis to saņem.

Tātad, ir divi veidi, kā mainīt iekšējo enerģiju: 1) darot darbu un 2) siltuma apmaiņa. Īstenojot pirmo no šīm metodēm, ķermeņa iekšējā enerģija mainās par paveiktā darba apjomu A, bet, īstenojot otro no tām - par daudzumu, kas vienāds ar nodotā ​​siltuma daudzumu Q

Interesanti, ka abas aplūkotās metodes var dot tieši tādus pašus rezultātus. Tāpēc saskaņā ar gala rezultāts nav iespējams noteikt, kura no šīm metodēm ir sasniegta. Tādējādi, paņemot no galda sakarsētu tērauda adāmadatu, mēs nevarēsim pateikt, kā tā tika uzkarsēta - berzes rezultātā vai saskarē ar karstu ķermeni. Principā tas varētu būt viens vai otrs.

1. Nosauc divus veidus, kā mainīt ķermeņa iekšējo enerģiju. 2. Sniedziet piemērus ķermeņa iekšējās enerģijas palielināšanai, veicot darbu pie tā. 3. Sniedziet piemērus ķermeņa iekšējās enerģijas pieaugumam un samazinājumam siltuma apmaiņas rezultātā. 4. Kāds ir siltuma daudzums? Kā tas tiek apzīmēts? 5. Kādās mērvienībās mēra siltuma daudzumu? 6. Kādos veidos var kurināt uguni? 7. Kad sākās sērkociņu ražošana?

Piespiediet monētu vai folijas gabalu uz kartona vai koka gabala. Veicot vispirms 10, pēc tam 20 utt. kustības vienā vai otrā virzienā, ievērojiet, kas notiek ar ķermeņu temperatūru berzes laikā. Kā ķermeņa iekšējās enerģijas izmaiņas ir atkarīgas no veiktā darba apjoma?

Iesnieguši lasītāji no interneta vietnēm

Bezmaksas elektroniskās publikācijas, fizikas bibliotēka, fizikas stundas, fizikas programma, fizikas stundu konspekti, fizikas mācību grāmatas, gatavi mājasdarbi

Nodarbības saturs nodarbību piezīmes atbalsta ietvarstundu prezentācijas paātrināšanas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, gadījumi, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafikas, tabulas, diagrammas, humors, anekdotes, joki, komiksi, līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti triki zinātkārajiem bērnu gultiņas mācību grāmatas pamata un papildu terminu vārdnīca citi Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā fragmenta atjaunināšana mācību grāmatā, inovācijas elementi stundā, novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam vadlīnijas diskusiju programmas Integrētās nodarbības

Iekšējo enerģiju var mainīt divos veidos.

Ja tiek veikts darbs pie ķermeņa, tā iekšējā enerģija palielinās.

Ķermeņa iekšējā enerģija(apzīmēts kā E vai U) ir molekulu mijiedarbības un molekulas termisko kustību enerģiju summa. Iekšējā enerģija ir unikāla sistēmas stāvokļa funkcija. Tas nozīmē, ka ikreiz, kad sistēma nonāk noteiktā stāvoklī, tās iekšējā enerģija iegūst šim stāvoklim raksturīgo vērtību neatkarīgi no sistēmas iepriekšējās vēstures. Līdz ar to iekšējās enerģijas izmaiņas, pārejot no viena stāvokļa uz otru, vienmēr būs vienādas ar starpību starp tās vērtībām beigu un sākuma stāvoklī neatkarīgi no ceļa, pa kuru notika pāreja.

Ķermeņa iekšējo enerģiju nevar tieši izmērīt. Jūs varat noteikt tikai iekšējās enerģijas izmaiņas:

Šī formula ir pirmā termodinamikas likuma matemātiska izteiksme

Kvazistatiskiem procesiem pastāv šāda sakarība:

Temperatūra mērīta kelvinos

Entropija, ko mēra džoulos/kelvinos

Spiediens mērīts paskalos

Ķīmiskais potenciāls

Daļiņu skaits sistēmās

Degvielas sadegšanas siltums. Nosacītā degviela. Gaisa daudzums, kas nepieciešams degvielas sadegšanai.

Degvielas kvalitāti vērtē pēc tās siltumspējas. Cietā un šķidrā kurināmā raksturošanai izmanto īpatnējo sadegšanas siltumu, kas ir masas vienības pilnīgas sadegšanas laikā izdalītais siltuma daudzums (kJ/kg). Gāzveida kurināmajam izmanto tilpuma siltumspējas rādītāju, kas ir tilpuma vienības sadegšanas laikā izdalītais siltuma daudzums (kJ/m3). Turklāt gāzveida kurināmo dažos gadījumos novērtē pēc siltuma daudzuma, kas izdalās viena mola gāzes pilnīgas sadegšanas laikā (kJ/mol).

Degšanas siltumu nosaka ne tikai teorētiski, bet arī eksperimentāli, sadedzinot noteiktu daudzumu degvielas īpašās ierīcēs, ko sauc par kalorimetriem. Degšanas siltumu nosaka pēc ūdens temperatūras paaugstināšanās kolorimetrī. Ar šo metodi iegūtie rezultāti ir tuvi vērtībām, kas aprēķinātas no degvielas elementārā sastāva.

14. jautājumsIekšējās enerģijas izmaiņas apkures un dzesēšanas laikā. Gāzes darbs, mainoties tilpumam.

Ķermeņa iekšējā enerģija ir atkarīga no tās molekulu vidējās kinētiskās enerģijas, un šī enerģija savukārt ir atkarīga no temperatūras. Tāpēc, mainot ķermeņa temperatūru, mēs mainām tā iekšējo enerģiju, ķermeni sildot, tā iekšējā enerģija palielinās, atdziestot – samazinās.

Ķermeņa iekšējo enerģiju var mainīt, nedarot darbu. Piemēram, to var palielināt, uz plīts uzkarsējot tējkannu ar ūdeni vai nolaižot karoti karstas tējas glāzē. Tiek apsildīts kamīns, kurā tiek iekurts uguns, saules izgaismots mājas jumts utt.. Ķermeņu temperatūras paaugstināšanās visos šajos gadījumos nozīmē to iekšējās enerģijas pieaugumu, bet šis pieaugums notiek, neveicot darbu. .

Izmaiņas iekšējā enerģijāķermeni, neveicot darbu, sauc par siltuma pārnesi. Siltuma apmaiņa notiek starp ķermeņiem (vai viena un tā paša ķermeņa daļām), kuriem ir atšķirīga temperatūra.

Kā, piemēram, notiek siltuma pārnese, kad auksta karote nonāk saskarē ar karstu ūdeni? Pirmkārt, karstā ūdens molekulu vidējais ātrums un kinētiskā enerģija pārsniedz tā metāla daļiņu vidējo ātrumu un kinētisko enerģiju, no kuras tiek izgatavota karote. Bet tajās vietās, kur karote saskaras ar ūdeni, karstā ūdens molekulas sāk nodot daļu savas kinētiskās enerģijas uz karotes daļiņām, un tās sāk kustēties ātrāk. Ūdens molekulu kinētiskā enerģija samazinās, un karotes daļiņu kinētiskā enerģija palielinās. Līdz ar enerģiju mainās arī temperatūra: ūdens pamazām atdziest, un karote uzsilst. To temperatūra mainās, līdz tā kļūst vienāda gan pie ūdens, gan pie karotes.

Daļu no iekšējās enerģijas, kas siltuma apmaiņas laikā tiek pārnesta no viena ķermeņa uz otru, apzīmē ar burtu un sauc par siltuma daudzumu.

Q ir siltuma daudzums.

Siltuma daudzumu nedrīkst jaukt ar temperatūru. Temperatūru mēra grādos, un siltuma daudzumu (tāpat kā jebkura cita enerģija) mēra džoulos.

Kad saskaras ķermeņi ar dažādu temperatūru, karstāks ķermenis izdala daļu siltuma, bet aukstākais ķermenis to saņem.

Darbs pie gāzes izobariskās izplešanās. Viens no galvenajiem termodinamiskajiem procesiem, kas notiek lielākajā daļā siltumdzinēju, ir gāzes izplešanās process, veicot darbu. Gāzes izobariskās izplešanās laikā veikto darbu ir viegli noteikt.

Ja gāzes izobāriskās izplešanās laikā no tilpuma V1 līdz tilpumam V2 virzulis cilindrā pārvietojas par attālumu l (106. att.), tad gāzes veiktais darbs A" ir vienāds ar

Kur p ir gāzes spiediens un ir tās tilpuma izmaiņas.

Darbs ar patvaļīgu gāzes izplešanās procesu. Patvaļīgu gāzes izplešanās procesu no tilpuma V1 līdz tilpumam V2 var attēlot kā pārmaiņus izobarisku un izohorisku procesu kopu.

Darbs zem izotermiskās gāzes izplešanās. Salīdzinot attēlu laukumus zem izotermas un izobāra sekcijām, varam secināt, ka gāzes izplešanās no tilpuma V1 līdz tilpumam V2 pie vienas un tās pašas gāzes spiediena sākotnējās vērtības izobariskās izplešanās gadījumā tiek pavadīta, veicot lielāku darbu.

Darbs gāzes saspiešanas laikā. Gāzei izplešoties, gāzes spiediena spēka vektora virziens sakrīt ar pārvietošanās vektora virzienu, tāpēc gāzes veiktais darbs A" ir pozitīvs (A" > 0), bet ārējo spēku darbs A ir negatīvs: A = -A"< 0.

Kad gāze tiek saspiestaārējā spēka vektora virziens sakrīt ar pārvietošanās virzienu, tāpēc ārējo spēku darbs A ir pozitīvs (A > 0), bet gāzes veiktais darbs A" ir negatīvs (A"< 0).

Adiabātiskais process. Papildus izobāriskajiem, izohoriskajiem un izotermiskajiem procesiem termodinamikā bieži tiek aplūkoti arī adiabātiskie procesi.

Adiabātiskais process ir process, kas notiek termodinamiskā sistēmā, ja nav siltuma apmaiņas ar apkārtējiem ķermeņiem, t.i., ar nosacījumu Q = 0.

15. jautājums Ķermeņa līdzsvara nosacījumi. Spēka mirklis. Līdzsvara veidi.

Līdzsvars vai līdzsvars noteiktam skaitam saistītu parādību dabas un humanitārajās zinātnēs.

Sistēma tiek uzskatīta par līdzsvarotu, ja visas ietekmes uz šo sistēmu kompensē citi vai tās vispār nav. Līdzīga koncepcija ir ilgtspējība. Līdzsvars var būt stabils, nestabils vai vienaldzīgs.

Tipiski līdzsvara piemēri:

1. Mehāniskais līdzsvars, kas pazīstams arī kā statiskais līdzsvars, ir ķermeņa stāvoklis miera stāvoklī vai vienmērīgā kustībā, kurā uz to iedarbojošo spēku un momentu summa ir nulle.

2. Ķīmiskais līdzsvars- pozīcija, kurā ķīmiskā reakcija norit tādā pašā mērā kā apgrieztā reakcija un neizraisa katras sastāvdaļas daudzuma izmaiņas.

3. Cilvēku un dzīvnieku fiziskais līdzsvars, kas tiek uzturēts, izprotot tā nepieciešamību un atsevišķos gadījumos šo līdzsvaru mākslīgi uzturot [avots nav norādīts 948 dienas].

4. Termodinamiskais līdzsvars ir sistēmas stāvoklis, kurā tās iekšējie procesi neizraisa makroskopisko parametru (piemēram, temperatūras un spiediena) izmaiņas.

R algebriskās summas vienādība ar nulli spēka momenti nenozīmē, ka ķermenis noteikti atrodas miera stāvoklī. Vairākus miljardus gadu Zemes rotācija ap savu asi turpinās ar nemainīgu periodu tieši tāpēc, ka spēku momentu algebriskā summa, kas iedarbojas uz Zemi no citiem ķermeņiem, ir ļoti maza. Tā paša iemesla dēļ griežamais velosipēda ritenis turpina griezties nemainīgā frekvencē, un tikai ārējie spēki aptur šo griešanos.

Līdzsvara veidi. Praksē nozīmīgu lomu spēlē ne tikai ķermeņu līdzsvara nosacījuma izpilde, bet arī līdzsvara kvalitatīvā īpašība, ko sauc par stabilitāti. Ir trīs ķermeņu līdzsvara veidi: stabils, nestabils un vienaldzīgs. Līdzsvaru sauc par stabilu, ja pēc nelielām ārējām ietekmēm ķermenis atgriežas sākotnējā līdzsvara stāvoklī. Tas notiek, ja neliela nobīdeķermeni jebkurā virzienā no sākuma stāvokļa, uz ķermeni iedarbojošo spēku rezultants kļūst par nulli un tiek virzīts uz līdzsvara stāvokli. Piemēram, bumba atrodas stabilā līdzsvarā padziļinājuma apakšā.

Vispārējs ķermeņa līdzsvara stāvoklis. Apvienojot abus secinājumus, mēs varam formulēt vispārējais stāvoklisķermeņa līdzsvars: ķermenis atrodas līdzsvarā, ja visu tam pielikto spēku vektoru ģeometriskā summa un šo spēku momentu algebriskā summa attiecībā pret griešanās asi ir vienāda ar nulli.

16. jautājumsIztvaikošana un kondensācija. Iztvaikošana. Verdošs šķidrums. Šķidruma viršanas atkarība no spiediena.

Iztvaikošana - pilienu šķidrumu īpašība mainīt to agregācijas stāvokli un pārvērsties tvaikos. Tvaika veidošanos, kas notiek tikai uz pilienu šķidruma virsmas, sauc par iztvaikošanu. Iztvaikošanu visā šķidruma tilpumā sauc par vārīšanu; tas notiek noteiktā temperatūrā atkarībā no spiediena. Spiedienu, pie kura šķidrums vārās noteiktā temperatūrā, sauc par piesātināta tvaika spiedienu pnp, tā vērtība ir atkarīga no šķidruma veida un temperatūras.

Iztvaikošana- vielas pārneses process no šķidrs stāvoklis gāzveida veidā (tvaikā). Iztvaikošanas process ir pretējs kondensācijas procesam (pāreja no tvaika stāvokļa uz šķidru stāvokli. Iztvaikošana (iztvaicēšana), vielas pāreja no kondensētās (cietās vai šķidrās) fāzes uz gāzveida (tvaiku); pirmās kārtas fāzes pāreja.

Kondensāts - Tas ir apgriezts iztvaikošanas process. Kondensācijas laikā tvaika molekulas atgriežas šķidrumā. Slēgtā traukā šķidrums un tā tvaiki var atrasties dinamiskā līdzsvara stāvoklī, ja no šķidruma izejošo molekulu skaits ir vienāds ar to molekulu skaitu, kuras no tvaikiem atgriežas šķidrumā, tas ir, kad iztvaikošanas ātrumi un kondensāts ir vienāds. Šādu sistēmu sauc par divfāžu. Tvaikus, kas ir līdzsvarā ar šķidrumu, sauc par piesātinātiem. Molekulu skaits, kas izplūst no šķidruma virsmas laukuma vienā sekundē, ir atkarīgs no šķidruma temperatūras. Molekulu skaits, kas atgriežas no tvaika uz šķidrumu, ir atkarīgs no tvaika molekulu koncentrācijas un tālāk Vidējais ātrums to termiskā kustība, ko nosaka tvaika temperatūra.

Vāra- iztvaikošanas process šķidrumā (vielas pāreja no šķidruma uz gāzveida stāvokli), parādoties fāzes atdalīšanas robežām. Vārīšanās punkts plkst atmosfēras spiediens parasti tiek norādīts kā viens no ķīmiski tīras vielas galvenajiem fizikāli ķīmiskajiem raksturlielumiem.

Vārīšanu izšķir pēc veida:

1. vārīšana ar brīvu konvekciju lielā tilpumā;

2. vārīšana piespiedu konvekcijā;

3. kā arī attiecībā pret šķidruma vidējo temperatūru līdz piesātinājuma temperatūrai:

4. līdz piesātinājuma temperatūrai uzkarsēta šķidruma vārīšana (virsmas viršana);

5. līdz piesātinājuma temperatūrai uzkarsēta šķidruma vārīšana

burbulis

Vāra , kurā veidojas tvaiki periodiski kodolīgu un augošu burbuļu veidā, sauc par kodola viršanu. Ar lēnu viršanas kodolu šķidrumā (precīzāk, parasti uz trauka sieniņām vai apakšā) parādās burbuļi, kas piepildīti ar tvaiku. Sakarā ar intensīvu šķidruma iztvaikošanu burbuļu iekšpusē, tie aug, peld, un tvaiki tiek izvadīti tvaika fāzē virs šķidruma. Šajā gadījumā pie sienas slānī šķidrums atrodas nedaudz pārkarsētā stāvoklī, t.i., tā temperatūra pārsniedz nominālo viršanas temperatūru. Normālos apstākļos šī atšķirība ir neliela (apmēram par vienu grādu).

Filma

Kad siltuma plūsma palielinās līdz noteiktai kritiskajai vērtībai, atsevišķi burbuļi saplūst, veidojot nepārtrauktu tvaika slāni pie trauka sienas, kas periodiski ielaužas šķidruma tilpumā. Šo režīmu sauc par filmas režīmu.

©2015-2019 vietne
Visas tiesības pieder to autoriem. Šī vietne nepretendē uz autorību, bet nodrošina bezmaksas izmantošanu.
Lapas izveides datums: 2016-08-20

Iekšējā enerģija ir visu ķermeni veidojošo daļiņu kinētisko enerģiju un šo daļiņu savstarpējās mijiedarbības potenciālo enerģiju summa. Tas ietver elektronu mijiedarbības enerģiju ar kodolu un mijiedarbības enerģiju sastāvdaļas kodoli.

Iekšējā enerģija ir atkarīga no tās temperatūras. Temperatūra raksturo vielas daļiņu vidējo kinētisko enerģiju. Mainoties temperatūrai, mainās attālums starp daļiņām, līdz ar to mainās arī mijiedarbības enerģija starp tām.

Arī iekšējā enerģija mainās, vielai pārvietojoties no vienas agregācijas stāvoklis citam. Tiek saukti procesi, kas saistīti ar temperatūras vai vielas agregācijas stāvokļa izmaiņām termiskais. Termiskos procesus pavada izmaiņas ķermeņa iekšējā enerģijā.

Ķīmiskās reakcijas, kodolreakcijas pavada arī ķermeņa iekšējās enerģijas izmaiņas, jo mainās reakcijās iesaistīto daļiņu mijiedarbības enerģija. Iekšējā enerģija mainās, kad atomi izstaro vai absorbē enerģiju elektronu pārejas laikā no viena apvalka uz otru.

Viens no veidi, kā mainīt iekšējo enerģiju ir Darbs. Tātad, diviem ķermeņiem berzējoties, to temperatūra paaugstinās, t.i. palielinās viņu iekšējā enerģija. Piemēram, apstrādājot metālus – urbjot, virpojot, frēzējot.

Kad saskaras divi ķermeņi ar dažādu temperatūru, enerģija tiek pārnesta no ķermeņa ar paaugstināta temperatūraķermenim ar zemu temperatūru. Enerģijas pārnešanas process no viena ķermeņa uz otru, kam ir vairāk zema temperatūra, zvanīja siltuma pārnesi.

Tādējādi dabā ir divi procesi, kuros mainās ķermeņa iekšējā enerģija:

a) mehāniskās enerģijas pārvēršana iekšējā enerģijā un otrādi; tajā pašā laikā tiek veikts darbs;

b) siltuma pārnese; šajā gadījumā darbs netiek veikts.

Ja sajauc karstu un auksts ūdens, tad eksperimentāli var pārbaudīt karstā ūdens izdalītā siltuma daudzumu un saņemtā siltuma daudzumu auksts ūdens, ir vienādi viens ar otru. Pieredze rāda, ja starp ķermeņiem notiek siltuma apmaiņa, tad visu sildošo ķermeņu iekšējā enerģija palielinās par tik, cik samazinās dzesēšanas ķermeņu iekšējā enerģija. Tādējādi enerģija pārvietojas no viena ķermeņa uz otru, bet visu ķermeņu kopējā enerģija paliek nemainīga. Šis enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likums.

Visās parādībās, kas notiek dabā, enerģija ne parādās, ne pazūd. Tas tikai pārvēršas no viena veida citā, bet tā nozīme paliek nemainīga.

Piemēram, svina lode, kas lido ar noteiktu ātrumu, ietriecas šķērslī un uzkarst.

Vai arī ledus gabals, nokrītot no sniega mākoņa, izkūst pie zemes.