Зміна внутрішньої енергії: вчинення роботи

Якщо робота відбувається над тілом, то внутрішня енергія тіла зростає.

Наприклад, цвях після удару по ньому молотком нагрівається і трохи деформується. Але температура – це міра середньої кінетичної енергії часток тіла. Нагрівання цвяха свідчить про збільшення кінетичної енергії його частинок: справді, частинки розганяються від удару молотком і від тертя цвяха об дошку.

Деформація ж є не що інше, як зміщення часток один щодо одного; цвях після удару зазнає деформацію стиску, його частинки зближуються, між ними зростають сили відштовхування, і це призводить до збільшення потенційної енергії частинок цвяха.

Отже, внутрішня енергія цвяха збільшилася. Це стало результатом здійснення над ним роботи – роботу здійснили молоток і сила тертя об дошку.

Якщо ж робота здійснюється самим тілом, то внутрішня енергія тіла зменшується. Нехай, наприклад, стиснене повітря в теплоизолированном посудині під поршнем розширюється і піднімає якийсь вантаж, роблячи цим работу9. У ході такого процесу повітря буде охолоджуватися – його молекули, б’ючи навздогін по рухомому поршню, віддають йому частину своєї кінетичної енергії. (Точно так же футболіст, зупиняючи ногою швидко летить м’яч, робить нею рух від м’яча і гасить його швидкість.) Стало бути, внутрішня енергія повітря зменшується.

Повітря, таким чином, здійснює роботу за рахунок своєї внутрішньої енергії: оскільки посудину теплоізольований, немає припливу енергії до повітря від будь-яких зовнішніх джерел, і черпати енергію для здійснення роботи повітря може тільки з власних запасів.

Посилання на основну публікацію