Energia internă a unui corp depinde de energia cinetică medie a moleculelor sale, iar această energie, la rândul său, depinde de temperatură. Prin schimbarea temperaturii corpului schimbăm, de asemenea, energia sa internă. Când corpul este încălzit, energia sa internă crește, scade cu răcire.
Vom face un experiment. Vom consolida pe un suport un tub de alamă cu pereți subțiri. Se toarnă un pic de eter în ea și se închide plută strâns. Acum, înfășurați tubul cu o frânghie și începeți să-l frecați cu un tub, tragându-l rapid în coardă într-un fel și celălalt. Prin o anumită perioadă de timp, energia internă a tubului cu eter va crește astfel încât eterul se fierbe și vaporii care rezultă împing afară (vezi figura 60).
Această experiență arată că energia internă a corpului poate fi schimbată prin efectuarea lucrărilor asupra corpului, în special prin frecare.
Schimbând energia internă a unei bucăți de lemn prin frecare, strămoșii noștri au tras foc. Temperatura de aprindere a copacului este de 250 ° C. Prin urmare, pentru a obține focul, trebuie să frecați o bucată de lemn pe cealaltă până când temperatura atinge această valoare. Este ușor? Când eroii romanului Jules Verne "Insula misterioasă" au încercat să obțină foc în acest fel. ei nu au reușit.
„Dacă energia ați petrecut Neb un marinar, ar putea transforma în căldură, probabil că ar fi suficient pentru a încălzi căptușeala oceanului cazan. Dar rezultatul eforturilor lor este zero. Bucăți de lemn, cu toate acestea, incalzit, dar mult mai puțin decât participanții înșiși această operație.
După o oră de lucru, Pencroff se transpira și, cu vehementă, aruncă bucățile copacului, spunând:
- Nu-mi spune că sălbații se împușc în acest fel! Aș prefera să cred că ninge în vară. Este mai ușor să vă luminați propriile palme și să le frecați una de cealaltă. "
Motivul pentru eșecul lor a fost că focul nu ar trebui sa o simpla frecare de o bucată de lemn la alta, și de foraj scândură tijă ascuțită (fig. 61). Apoi, cu o anumită abilitate, puteți mări temperatura în cuibul tijei cu 20 ° C în 1 s. Și pentru a aduce bagheta la ardere, va dura doar 250/20 = 12,5 secunde!
Mulți oameni din timpul nostru "primesc" fricțiunea de foc - frecarea meciurilor pe o cutie de chibrituri. Cât timp au apărut meciurile? Producția primelor meciuri (fosfor) a început în anii '30. Secolul al XIX-lea. Fosforul se aprinde cu încălzire suficient de slabă - numai până la 60 ° C. Prin urmare, pentru a lumina un meci de fosfor, a fost suficient pentru a lovi aproape pe orice suprafață (începând de la cel mai apropiat perete și terminând cu partea superioară a portbagajului). Cu toate acestea, aceste meciuri erau foarte periculoase: erau otrăvitoare și, datorită unui incendiu ușor, au provocat adesea un incendiu. Jocurile de siguranță (pe care le folosim până acum) au fost inventate în 1855 în Suedia (de aici și numele "meciurilor suedeze"). Fosforul în aceste meciuri este înlocuit cu alte substanțe combustibile.
Deci, prin frecare, puteți ridica temperatura substanței. Efectuarea de lucru asupra corpului (de exemplu, lovind bucata de ciocan de plumb, îndoire și îndreptare a firului, se deplasează obiectul una pe cealaltă suprafață sau comprimarea gazului din cilindru cu piston), mărim energia sa internă. Dacă corpul însuși face lucrarea (datorită energiei sale interne), atunci energia interioară a corpului scade și corpul se răcește.
Observăm acest lucru experimental. Luăm un vas de sticlă cu pereți groși și îl strângem cu un dop de cauciuc cu o gaură. Prin această gaură, cu ajutorul unei pompe, începem să pompăm aerul în vas. După o perioadă de timp, pluta va zbura din vas cu un zgomot și apare o ceață în vas (Figura 62). Aspectul de ceață înseamnă că aerul din vas a devenit mai rece și, în consecință, energia sa internă a scăzut. Acest lucru se explică prin faptul că aerul comprimat din vas, împingând plută, a realizat lucrarea prin reducerea energiei sale interne. Prin urmare, temperatura aerului a scăzut.
Energia internă a corpului poate fi schimbată fără a face munca. De exemplu, poate fi mărită prin încălzirea fierbătorului cu apă pe sobă sau prin lăsarea lingurii într-un pahar cu ceai fierbinte. Încălzit de un șemineu, în cazul în care un foc de cărbuni, acoperișul casei, iluminate de soare, și așa mai departe. D. O creștere a temperaturii corpurilor în toate aceste cazuri, reprezintă o creștere a energiei interne, dar această creștere este fără muncă.
Schimbarea energiei interne a corpului fără efectuarea muncii se numește schimb de căldură. Schimbul de căldură are loc între corpurile (sau părți ale aceluiași corp) care au temperaturi diferite.
Cum apare, de exemplu, schimbul de căldură când o lingură rece intră în contact cu apa caldă? În primul rând, viteza medie și energia cinetică a moleculelor de apă caldă depășesc viteza medie și energia cinetică a particulelor metalice din care se face lingura. Dar în acele locuri în care lingura atinge apa, moleculele de apă fierbinte încep să transfere o parte din energia lor cinetică către particulele lingurii și încep să se miște mai repede. Energia cinetică a moleculelor de apă scade, iar energia cinetică a particulelor de lingură crește. Împreună cu energia, temperatura se schimbă: apa se răcește treptat și lingura se încălzește. Schimbarea temperaturii lor are loc până când este aceeași la apă și lingură.
O parte din energia internă transferată de la un corp la altul în timpul schimbului de căldură este marcată printr-o literă și se numește cantitatea de căldură.
Q este cantitatea de căldură.
Cantitatea de căldură nu trebuie confundată cu temperatura. Temperatura este măsurată în grade, iar cantitatea de căldură (ca orice altă energie) este în jouli.
Când corpurile intră în contact cu diferite temperaturi, corpul mai fierbinte cedează o căldură, iar corpul rece îl primește.
Deci, există două moduri de a schimba energia internă: 1) performanța lucrării și 2) schimbul de căldură. Atunci când se efectuează prima dintre aceste metode, energia internă a corpului se modifică prin valoarea lucrării perfecte A și atunci când se efectuează a doua dintre ele, cu o cantitate egală cu cantitatea de căldură transferată Q
Este interesant faptul că ambele metode luate în considerare pot conduce la rezultate complet identice. Prin urmare, pe baza rezultatului final, este imposibil să se determine care dintre aceste metode a fost realizată. Deci, luând o mască de oțel încălzită, nu putem spune cum a fost încălzită - prin frecare sau atingere a unui corp fierbinte. În principiu, ar putea exista fie, fie ambele.
. 1. Denumiți două moduri de a schimba energia internă a corpului. 2. Dați exemple de creștere a energiei interne a corpului, făcând lucrul la el. 3. Dați exemple de creștere și scădere a energiei interne a corpului ca urmare a schimbului de căldură. 4. Care este cantitatea de căldură? Cum este indicat? 5. În ce unități se calculează cantitatea de căldură? 6. În ce fel puteți obține foc? 7. Când a început producția de meciuri?
Apăsați o monedă sau o bucată de folie pe un carton sau pe un fel de scânduri. După ce am făcut 10, apoi 20, etc. mișcări, apoi una și cealaltă, observați ce se întâmplă cu temperatura corpurilor în procesul de frecare. Cum depinde schimbarea energiei interne a corpului de magnitudinea lucrării perfecte?
Cititorii au trimis de pe site-uri web
Publicațiile electronice sunt gratuite, biblioteca de fizică. lecții de fizică, program de fizică, rezumate de lecție de fizică, manuale de fizică, teme pregătite
Dacă aveți corecții sau sugestii pentru această lecție, scrieți-ne.
Dacă doriți să vedeți alte ajustări și dorințe pentru lecții, consultați aici - Forumul educațional.