Изменение внутренней энергии происходит при

Просто о сложном на тему: Изменение внутренней энергии происходит при с объяснением простыми словами. Если что-то не понятно, то вы всегда можете задать вопрос нашему дежурному юристу.

Внутренняя энергия системы может изменяться за счет энергии, сообщаемой системе извне. Эта энергия может сообщаться системе посредством двух процессов: либо за счет работы, производимой внешними силами над системой, либо за счет передачи ей тепла. Рассмотрим газ, сжимаемый в сосуде поршнем под действием силы F (рис.). Пусть под действием этой силы поршень переместился на расстояние dh, сжав газ. Работа силы на пути dh dA = Fdh.

Разделив величину силы на площадь поршня, получим давление P, а умножив на S, получим изменение объема газа dV . Таким образом, производимая над газом работа

dA= PdV. (2.30)

Такую же по величине работу совершает газ при расширении, перемещая поршень. При этом dV положительно, если газ расширяется, и отрицательно при сжатии газа. Соответственно работа dA положительна или отрицательна: в первом случае система производит работу сама, во втором — внешние силы производят работу над системой.

Графически процесс изменения состояния газа при его расширении или сжатии изображается на кривой P, V участком 1-2 на рис. Полная работа, совершаемая газом, при расширении от V1до V2:

. (2.31)

Эта работа численно равна заштрихованной площади, заключенной под кривой P(V).

Рассмотрим способы передачи телу тепла. При соприкосновении тел либо при взаимодействии тел через излучение, изменение внутренней энергии происходит за счет передачи энергии хаотически движущихся частиц одного тела частицам другого.

Энергия, передаваемая от одного тела другому, представляет собой теплоту. Обозначим ее через Q. Теплота измеряется в тех же единицах, что и энергия.

Связь между переданным теплом, изменением внутренней энергии системы и произведенной работой выражается уравнением

dQ = dE + dA = dE + PdV. (2.32)

Это уравнение представляет собой закон сохранения энергии применительно к механической и тепловой энергии макроскопических тел. Он получил название первого начала термодинамики.

Важно учесть, что в выражении (2.32) работа и количество тепла не есть полные дифференциалы каких-либо величин, в то время как внутренняя энергия является таковой. Можно говорить о внутренней энергии в данном состоянии, а не о количестве тепла или работы, которыми обладает тело. Нельзя делить энергию тела на тепловую и механическую, речь идет лишь об изменении внутренней энергии тела за счет количества тепла, переданного ему или отданного им, и количества совершенной работы. Это разделение неоднозначно и зависит от начального и конечного состояний тела и от характера совершаемого процесса. Поэтому, например, в процессе перехода из состояния 1 в состояние 2 изменение внутренней энергии может быть равно нулю, а тело при этом может приобрести или потерять энергию.

Дата добавления: 2015-08-08; просмотров: 307;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

На предыдущем уроке мы уже узнали, от чего зависит внутренняя энергия. Теперь попытаемся разобраться, как её можно изменить. При повышении температуры увеличивается скорость движения молекул, следовательно, возрастает их кинетическая энергия и внутренняя энергия тела. И, наоборот: при понижении температуры, внутренняя энергия уменьшается.

Читайте так же:  Как оплатить долг судебным приставам без комиссии?

Проведем маленький эксперимент. Возьмем деревянные палочки и потрём их друг о друга. Через некоторое время они нагреются, а, следовательно, их внутренняя энергия увеличится. То же самое произойдёт и при ударе. Нетрудно догадаться, что при деформации тело тоже нагревается, так как деформация может являться следствием удара. Во всех этих случаях, над телом совершалась та или иная работа. Значит, увеличение внутренней энергии происходит при совершении работы над телом.

Рассмотрим другой пример. В стеклянный сосуд бросим несколько горящих спичек, а на горлышко сосуда положим варёное яйцо. Через некоторое время спички потухнут, в результате чего воздух начнёт остывать. Из-за этого яйцо засосет внутрь. Это произойдет из-за того, что давление внутри сосуда понизится и будет не достаточным, чтобы сдерживать давление снаружи. Из этого можно сделать вывод, что внутренняя энергия воздуха внутри сосуда уменьшилась. Заметим, что понижение давления произошло из-за сжатия воздуха при понижении температуры, то есть, воздух совершил работу. Следовательно, уменьшение внутренней энергии происходит, когда тело само совершает работу.

Однако, изменить внутреннюю энергию можно и путём теплопередачи.

Нальём воду в чайник, и нагреем.

Для того, чтобы вода закипела, мы должны сообщить ей некоторое количество теплоты, то есть, произвести теплопередачу. Чем дольше продолжается теплопередача, тем больше становится температура воды и её внутренняя энергия. Через некоторое время вода закипит, а, значит, её внутренняя энергия увеличится.

Проведем ещё один эксперимент. Нальем в кружку горячий чай. Через некоторое время кружка нагреется, а чай, напротив, остынет, а, значит, его внутренняя энергия уменьшится.

Дело в том, что в этом случае, чай сам совершил теплопередачу, а именно, — нагрел кружку и часть окружающего воздуха.

Как видим, теплопередача всегда происходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Когда температуры тел выравниваются, теплопередача прекращается. Способами теплопередачи являются теплопроводность, конвекция и излучение. О них мы поговорим на следующих уроках.

Итак, изменить внутреннюю энергию тела можно с помощью механической работы или теплопередачи.

Упражнения.

Изменится ли внутренняя энергия мяча, если, находясь в комнате, его подбросить в воздух?

Нет, потому что бросок не изменил ни температуру мяча, ни его агрегатное состояние. Над мячом не была совершена работа, и сам мяч не совершал работы. Теплопередача тоже отсутствовала, поэтому внутренняя энергия меча не изменилась.

Изменится ли внутренняя энергия мяча, если, находясь в комнате, его подбросить так, чтоб он отскочил от потолка?

Да, потому что при ударе о потолок мяч на время деформируется, а, следовательно, его внутренняя энергия возрастёт, так как над мячом была совершена работа.

Читайте так же:  Как стать законным опекуном ребенка?

Изменится ли внутренняя энергия льда, если его растопить?

Конечно. Ведь растопить лед — значит, превратить его в воду, а это изменение агрегатного состояния, да и температуры тоже. Кроме того, чтобы растопить лёд нужно осуществить теплопередачу.

Изменится ли внутренняя энергия кусочка мела, если провести им по доске? Конечно. Ведь мел пишет только тогда, когда трение достаточно велико, а трение, как мы помним из примера, совершает работу над телом. Кроме того, часть мела останется на доске. Это изменит количество молекул, содержащихся в данном кусочке, а, как мы помним, внутренняя энергия тела — это суммарная энергия всех молекул этого тела.

676. Является ли тепловым движением вращение искусственного спутника вокруг Земли?
Нет, не является. Тепловое движение – это беспорядочное движение молекул и атомов, из которых состоит тело.

677. Движение молекул газа можно назвать тепловым движением? Тепловое движение – это процесс хаотичного движения частиц. Молекулы газа движутся хаотично, поэтому их движение можно назвать тепловым.

678. Можно ли сказать, что явление диффузии вызвано тепловым движением? Тепловое движение – это процесс хаотичного движения частиц в веществе. Диффузия – процесс взаимного проникновения атомов и молекул одного вещества в другое. Процесс взаимного проникновения вызван хаотичным движением атомов и молекул, следовательно, явление диффузии вызвано тепловым движением.

679. Что происходит с тепловым движением при повышении температуры?
При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается.

680. Изменится ли кинетическая и потенциальная энергии молекул воды в плотно закупоренной банке с холодной водой, если ее погрузить в горячую воду?
Температура в банке будет увеличиваться за счет явления теплообмена, тем самым увеличивая кинетическую энергию. Потенциальная энергия останется неизменной, так как она зависит от расстояния между молекулами, а оно не изменяется.

681. Свободно падающий мяч, ударившись об асфальт, опять подскакивает, но никогда не поднимается до начальной высоты, с которой упал. Почему?
Потому что кинетическая энергия мяча тратится на преодоление сопротивления воздуха и сил земного тяготения.

682. Вверх подбрасывают монетку. Какие превращения энергии происходят при подъеме монетки? при ее падении? в момент удара об асфальт?
При увеличении высоты подъема монетки возрастает ее потенциальная энергия, а кинетическая убывает. В наивысшей точке потенциальная энергия максимальна, а кинетическая минимальна. При начале падения кинетическая энергия возрастает, а потенциальная убывает. В момент перед ударом кинетическая энергия максимальна, а потенциальная минимальна. При ударе происходит преобразование части энергии в тепло, а также в энергию деформации.

683. Почему при ударе об асфальт монетка нагревается?
Потому что часть энергии монетки переходит в тепловую.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).
Читайте так же:  Как происходит процедура развода?

684. В один стакан налита горячая вода, в другой – холодная вода той же массы. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией?
В стакане с горячей водой молекулы двигаются быстрее, чем в холодной. Поэтому горячая вода обладает большей внутренней энергией.

685. Приведите примеры изменения внутренней энергии тел при их сжатии.
Нагревание воздуха в поршне насоса.

686. Как меняется внутренняя энергия тел при трении? Приведите примеры.
Увеличивается. Заточка ножа на точильном камне; трение шин автомобиля при торможении.

687. Меняется ли внутренняя энергия тел при ударе? Приведите примеры.
При ударе внутренняя энергия тел увеличивается. Работа молотка; отскок мяча от пола.

688. Почему происходит изменение внутренней энергии пружины при ее сжатии?
При сжатии пружины возрастает ее потенциальная энергия. Следовательно, внутренняя энергия возрастает.

689. Происходит ли изменение внутренней энергии газа при его расширении?
При расширении газ производит работу против внешних сил, внутренняя энергия его при этом уменьшается.

690. Что происходит с внутренней энергией жидких и твердых тел при их нагревании?
Происходит увеличение внутренней энергии за счет увеличения скорости движения частиц.

691. Меняется ли внутренняя энергия льда при его таянии?
При таянии льда внутренняя энергия увеличивается за счет подвода теплоты излучением и теплопередачей.

692. Сила трения совершает над телом работу. Какие признаки свидетельствуют об изменении внутренней энергии тела?
При совершении работы трения тело нагревается, кинетическая энергия увеличивается и вызывает увеличение внутренней энергии.

Внутренняя энергия газа Основы термодинамики

Внутренняя энергия газа Первая научная теория тепловых процессов — термодинамическая Возникла при изучении оптимальных условий использования теплоты для совершения работы в середине XIX века, еще задолго до признания МКТ. В настоящее время Тепловые явления Термодинамика Молекулярно-кинетическая теория

Внутренняя энергия газа Молекулярно-кинетическая теория Термодинамика изучают — раздел физики, изучающий возможности использования внутренней энергии тел для совершения механической работы. Различными методами Одни и те же явления

Внутренняя энергия газа Термодинамика главное содержание выражается Устанавливается опытным путем Касаются поведения энергии два основных законах Справедливы для всех видов веществ независимо от их внутреннего строения

Внутренняя энергия газа Тепловые явления изучение МКТ Термодинамика Статистический метод Статистическая механика Термодинамический метод Использование законов термодинамики

Внутренняя энергия газа XIX век Макроскопические тела Механическая энергия Энергия, заключенная внутри самих тел Внутренняя энергия

Внутренняя энергия газа Внутренняя энергия Шайба, скользящая по льду Нагрев воды в пробирке, закрытой пробкой Переход Ek -> Eвнутренняя Переход Eвнутренняя -> Eк

Внутренняя энергия газа МКТ Внутренняя энергия Макроскопического тела Суммарная кинетическая энергия беспорядочного движения всех молекул относительно центра масс тела Потенциальная энергия взаимодействия всех молекул друг с другом (но не с молекулами других тел!!!).

Читайте так же:  Может ли отпуск начинаться с выходного дня

Внутренняя энергия газа Внутренняя энергия Вычислить – невозможно! Одноатомный газ – газ, состоящий из отдельных атомов, а не из молекул. Инертные газы: гелий, неон, аргон и другие. Определяют значение внутренней энергии или ее изменение в зависимости от макроскопических параметров, которые можно непосредственно измерить

Внутренняя энергия газа Внутренняя энергия одноатомного идеального газа Идеальный газ – газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом, то есть их Eп = 0 Для 1 атома: Число атомов: Получаем: U = Ek — универсальная газовая постоянная

Внутренняя энергия газа Внутренняя энергия одноатомного идеального газа пропорциональна абсолютной температуре: Не зависит от объема и других макроскопических параметров!!!

Внутренняя энергия газа Изменение внутренней энергии происходит только при изменении температуры:

Внутренняя энергия газа Увеличение массы m газа приводит к увеличению его внутренней энергии Зависит от рода газа, так как чем больше M, тем меньше атомов содержится в газе данной массы

Внутренняя энергия газа Если идеальный газ состоит из более сложных молекул, чем одноатомный, то: Изменяется лишь коэффициент пропорциональности между U и T. i – число степеней свободы молекулы Число степеней свободы – число возможных независимых направлений движения молекулы.

Внутренняя энергия газа Реальные газы, жидкости и твердые тела: — зависит от объема вещества, так как при изменении объема изменяется среднее расстояние между молекулами Внутренняя энергия в термодинамике в общем случае зависит не только от температуры (T), но и от объема (V). Внутренняя энергия (U) макроскопических тел однозначно определяется параметрами, характеризующими состояние этих тел: температурой (T) и объемом (V)

Задание Моль какого газа (водорода или гелия) имеет большую внутреннюю энергию при одинаковой температуре?

Внутренняя энергия газа Может изменяться: При деформации При тепловых процессах Тепловые процессы – процессы, связанные с изменением как температуры тела, так и его агрегатного состояния – плавлением или отвердеванием, испарением или конденсацией. При химических реакциях Силы взаимодействия между атомами изменяются Энергии взаимодействия атомов Характер движения и взаимодействия молекул При ядерных реакциях

Внутренняя энергия газа Способы изменения Совершение работы Теплопередача (теплообмен) Теплообмен – процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы. мера передачи энергии количество теплоты — это энергия, передаваемая телу извне в результате теплообмена.

Задачи 1. В одном стакане находится горячая вода, в другом – холодная. В каком случае вода обладает большей внутренней энергией? 2. Спичка воспламеняется при трении ее головки о коробок. Объяснить это явление. 3. Объяснить возрастание скорости диффузии с повышением температуры. 4. Почему радиаторы центрального отопления ставят обычно под окнами? 5. Почему зимой на улице металл на ощупь кажется холоднее дерева? 6. В стакан налит горячий чай. Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками стакана? 7. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена 8. Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально? 9. Зачем канализационные и водопроводные трубы зарывают в землю на значительную глубину? 5. 1. 1 Найдите внутреннюю энергию 5 моль водорода при 20 °С. 5. 1. 2. Как изменится внутренняя энергия 500 г кислорода при его нагревании на 15 °С.

Читайте так же:  Военная пенсия

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Древние времена человек теплота Возникла наука — термодинамика ТЕПЛОВЫЕ МАШИНЫ работа

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Тепловая машина Джеймс Уатт (Ватт) – шотландский изобретатель, создатель универсального парового двигателя. Джеймс Уатт 19. 01. 1736 г. – 19. 08. 1819 г. Исследовал свойства водяного пара, в частности зависимость температуры насыщенного пара от давления. Детальное изучение паровой машины Ньюкомена привело его к введению в неё многих усовершенствований.

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Схема уаттовской паровой машины двойного действия

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Работа в механике A = F∙∆l∙cosα A – работа ∆l – перемещение тела F — сила α – угол между силой и направлением перемещения Работа совершается при действии силы на движущееся тело и равна изменении его кинетической энергии.

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Работа в термодинамике Движение тела как целого не рассматривается, речь идет о перемещении частей макроскопического тела относительно друга. Меняется объем тела, его скорость остается равной нулю Работа в термодинамике равна изменению внутренней энергии тела

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Работа в термодинамике F’ – сила, с которой сам газ действует на поршень; F – сила, с которой поршень действует на газ; По 3 закону Ньютона: F’=-F А’–работа, совершаемая газом; A-работа, совершаемая внешними телами над газом.

Работа как мера изменения внутренней энергии системы Работа в термодинамике A’ = p∙∆V – работа, совершаемая газом. Положительная. A = — p∙∆V – работа, совершаемая внешними телами над газом. Отрицательная.

Домашнее задание

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Источники:

  1. Марченко, М.Н. Проблемы теории государства и права. Учебник / М.Н. Марченко. — М.: Норма, 2017. — 415 c.
Изменение внутренней энергии происходит при
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here