Тепло й холод - це дві руки природи,
якими вона робить майже все. Бекон
якими вона робить майже все. Бекон
Спробуємо
накачати велосипедну камеру насосом, то відчуємо, що насос нагрівся. Головною
причиною нагрівання є в цьому випадку не тертя, а стиск повітря: стискаючи
повітря, ми виконували роботу, збільшуючи внутрішню енергію газу.
Якщо помістити на дно товстостінного
прозорого циліндра суху ватку й різко вставити поршень у циліндр, ватка
загориться. Чому?
Це відбулося внаслідок сильного стиску:
повітря в циліндрі нагрілося до дуже високої температури.
А чи зміниться внутрішня енергія
газу, якщо при розширенні газ сам виконає роботу?
Будемо накачувати повітря в товстостінну
скляну посудину, щільно закриту пробкою. Коли тиск повітря в посудині стане досить
великим, пробка вискочить, причому в посудині з'явиться туман.
У цьому досліді газ,
розширюючись, виконав роботу, передавши пробці механічну енергію. При цьому
внутрішня енергія газу зменшилася.
Потріть один брусок об інший — вони
нагріваються. Потріть швидко долоні. Ви відчули, що вони нагрілися? Виходить,
їхня внутрішня енергія збільшилася. У цьому випадку механічна енергія
переходить у внутрішню: ми виконуємо роботу, долаючи силу тертя.
Таким чином, внутрішню
енергію можна змінити, виконавши роботу — за рахунок стиску
(розширення) газу або за допомогою тертя
По-перше, сильне нагрівання газу при
стиску використовують у дизельних двигунах,установлених в автомобілях,
тракторах, кораблях.
По-друге, у наших дослідах ми
змоделювали появу хмар: піднімаючись, водяна пара розширюється й
охолоджується, перетворюючись у крапельки води.
По-третє, перехід частини внутрішньої
енергії в механічну енергію відбувається в теплових двигунах, наприклад, в автомобільних.
Розширюючись у циліндрі під поршнем, газ виконує роботу. При цьому газ
охолоджується, тобто його внутрішня енергія зменшується
Опустимо в гарячий чай холодну ложку.
Молекули гарячої води починають передавати частину своєї кінетичної енергії молекулам металу, і ті починають рухатися швидше. Кінетична енергія молекул води при цьому зменшується, а кінетична енергія частинок ложки — збільшується. Разом з кінетичною енергією змінюється й внутрішня енергія, але ця зміна відбувається без виконання роботи.
А
чи можна змінити внутрішню енергію тіла, не виконуючи роботи?
Звичайно, можна: так, гарячий чай у склянці
остигає — його температура поступово наближається до кімнатної. А ложка, опущена
в гарячий чай, нагрівається, її внутрішня енергія збільшується. Але робота при
цьому не відбувається.
Зміну
внутрішньої енергії тіла без виконання роботи називають теплообміном.
Отже, існують два способи зміни
внутрішньої енергії
1) шляхом виконання механічної роботи;
2) шляхом теплообміну.
Звернемо увагу, що зміна внутрішньої енергії
тіла завжди відбувається за рахунок енергії інших тіл: при виконанні роботи — за рахунок механічної
енергії; при теплообміні — за рахунок зміни внутрішньої енергії.
Немає коментарів:
Дописати коментар