Изучая курс механики, мы ознакомились с понятием механической энергии и знаем, что механическая энергия - это сумма кинетической энергии, обусловленной движением тел, и потенциальной энергии, обусловленной их взаимодействием. Если тела взаимодействуют посредством сил тяготения и упругости, то механическая энергия сохраняется.
Механическая энергия убывает, если между телами действует сила трения скольжения. При этом тела нагреваются, а мы уже знаем, что повышение температуры означает увеличение энергии хаотического движения частиц. Однако механическая энергия может уменьшаться и без повышения температуры.
Например, если тереть лед при температуре 0 ° С, он будет превращаться в воду, температура которой - также 0 ° С. На что же превращается при этом механическая энергия? Она превращается в потенциальную энергию взаимодействия молекул. В процессе преобразования льда на воду эта потенциальная энергия увеличивается. Мы говорим, что в обоих случаях увеличивается внутренняя энергия тела. Итак,
? внутренняя энергия - это сумма кинетической энергии хаотического движения всех частиц, входящих в состав тела, и потенциальной энергии их взаимодействие друг с другом.
Примеры изменения внутренней энергии: нагрева и остывания; плавления и кристаллизация; испарение и конденсация, химические реакции; ядерные реакции.
Два способа изменения внутренней энергии
Изменить внутреннюю энергию тела можно двумя способами:
1) осуществляя над телом работу (например, если сжимать газ в теплоизолированной емкости, то он нагревается)
2) с помощью теплопередачи, т.е. без совершения работы (например, вследствие контакта тел разной температуры их температуры выравниваются, то есть внутренняя энергия более нагретого тела уменьшается, а менее нагретого - увеличивается).
Количественную меру изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи называют количеством теплоты и обозначают Q. Количество теплоты измеряется в джоулях.
Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
1. Приведите примеры преобразования механической энергии на внутреннюю и обратно.
2. От каких физических величин зависит внутренняя энергия тела?
3. Приведите примеры изменения внутренней энергии путем совершения работы или путем теплопередачи.
4. В любом процессе внутренняя энергия газа не меняется? Почему?
5. Что называют количеством теплоты?