Параграф 6 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Способы изменения внутренней энергии тела

Работа как способ изменения внутренней энергии

Внутренняя энергия тела может изменяться за счет выполнения работы над ним или самим телом. Когда совершается работа, изменяется как кинетическая, так и потенциальная энергия частиц, что приводит к увеличению или уменьшению внутренней энергии. Например, если ударить молотком по металлическому стержню, энергия удара передается частицам стержня, вызывая их движение и нагревание. Это приводит к увеличению температуры стержня и его внутренней энергии. На практике изменение внутренней энергии наблюдается при сжатии газа, деформации твердых тел или при трении. Важно понимать, что работа, совершаемая над телом, увеличивает его внутреннюю энергию, а работа, совершаемая самим телом, — уменьшает.

Примеры увеличения внутренней энергии работы

Существуют различные примеры изменения внутренней энергии в результате выполнения работы. Если в пробирку с закрытой трубкой нагревать воздух, то при расширении он будет толкать пробку, совершая работу. При этом внутреннюю энергию воздуха можно уменьшить, сжимая его. Другой пример — закачивание воздуха в велосипедную шину: при этом воздух сжимается, и его внутренняя энергия возрастает. Таким образом, изменение объема или давления газа напрямую связано с изменением его внутренней энергии. В металлических телах изменение внутренней энергии также можно наблюдать при нагревании или охлаждении. Эти примеры показывают взаимосвязь между выполненной работой и изменением внутренней энергии системы.

Теплопередача как способ изменения внутренней энергии

Изменение внутренней энергии возможно и без выполнения работы, посредством теплопередачи. Теплопередача происходит при разности температур между телами и приводит к переходу тепла от более горячего тела к более холодному. Например, если металлический стержень опустить в горячую воду, то его температура увеличится из-за передачи тепла от воды к металлу. В то же время, если тот же стержень опустить в холодную воду, его температура уменьшится, так как тепло будет переходить от металла к воде. Теплопередача — это процесс, в котором энергия передается только за счет разности температур и без выполнения работы. Этот способ изменения внутренней энергии широко распространен в природе и технике.

Примеры теплопередачи в природе и технике

Теплопередача проявляется в разных явлениях и процессах. В природе, например, теплопередача происходит при остывании почвы ночью и нагревании днем. В быту теплопередача наблюдается при приготовлении пищи, когда кастрюля нагревается на плите, передавая тепло воде. В технике теплопередача используется в системах охлаждения двигателей и в теплообменниках. Эффективность теплопередачи зависит от материала, площади контакта и разности температур. Важно учитывать, что теплопередача происходит всегда от более теплого тела к более холодному, и этот процесс продолжается до тех пор, пока температуры тел не станут равными.

Законы теплопередачи и внутренней энергии

Теплопередача подчиняется определенным законам, связанным с изменением внутренней энергии. Первый закон термодинамики гласит, что изменение внутренней энергии системы равно количеству тепла, переданного системе, и работе, совершенной над системой. Это означает, что любое изменение температуры или объема вещества приводит к изменению его внутренней энергии. Понимание законов теплопередачи помогает в разработке эффективных систем нагрева и охлаждения. Важное значение имеют процессы теплообмена в двигателях и холодильных установках, а также в природе — при изменении температуры воздуха и воды.