Способи зміни внутрішньої енергії

Виникає питання, як визначити внутрішню енергію тіла. Це завдання можна вирішити лише для найпростіших макроскопічних систем, і дещо пізніше ви навчитеся це робити. У більшості ж випадків розрахувати внутрішню енергію системи неможливо, так як для цього треба було б знати енергію руху і взаємодії кожної молекули.

Згадайте, при вивченні теореми про зміну кінетичної енергії зазначалося, що зазвичай цікавить не саме значення кінетичної енергії, а її зміна. Це пов’язано з необхідністю знати, яку роботу зробить тіло за рахунок наявної у нього енергії. Значення скоєної роботи дорівнює зміні енергії тіла.

З курсу фізики основної школи ви знаєте, що внутрішню енергію макроскопічної системи можна змінити в процесі здійснення роботи або шляхом теплопередачі.

Якщо взяти монету і потерти її об поверхню столу, то через деякий час можна відчути, що температура монети підвищилася, отже, збільшилася її внутрішня енергія. На дотик можна визначити підвищення температури цвяха, який забивають молотком.

Внутрішня енергія системи зменшується, коли вона сама здійснює роботу. Якщо на дно товстостінного скляної посудини налити трохи води і закрити посудину пробкою, а потім накачувати в нього повітря, то при деякому тиску пробка з посудини вилетить. У посудині при цьому утворюється туман, який добре видно (рис. 71). Пробка вилетіла з посудини під дією надлишкового тиску повітря в ньому. При цьому повітря скоїв механічну роботу за рахунок своєї внутрішньої енергії. Про зменшення внутрішньої енергії свідчить пониження температури повітря в посудині і як наслідок цього – утворення туману.

Внутрішню енергію можна змінити, не здійснюючи роботу. Наприклад, внутрішня енергія повітря в кімнаті і всіх предметів, що знаходяться в ній, буде збільшуватися, якщо при закритих вікнах і дверях включити батареї парового опалення або затопити піч. Якщо опустити в гарячу воду ложку, то температура ложки підвищиться, а температура води – знизиться. У цьому випадку зміна внутрішньої енергії макроскопічних тіл відбувається без здійснення роботи в процесі теплопередачі (теплообміну).

Теплопередачею називають спосіб зміни внутрішньої енергії тіла, при якому відбувається передача енергії від однієї частини тіла до іншої або від одного тіла до іншого без здійснення роботи.

При теплопередачі не відбувається перетворення енергії з одного виду в інший, як при здійсненні роботи. Цей процес характеризується передачею енергії від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Як вам відомо, існує три види теплопередачі: теплопровідність, конвекція і випромінювання.

3. Кількість теплоти. Питома теплоємність речовини. Мірою зміни внутрішньої енергії в процесі теплопередачі є кількість теплоти. Кількість теплоти позначається буквою Q, одиниця кількості теплоти в СІ – джоуль (Дж).

Питомою теплоємністю речовини називають фізичну величину, рівну кількості теплоти, яку потрібно повідомити 1 кг речовини, щоб підвищити його температуру на 1 К (1 ° С).

Посилання на основну публікацію