I ZASADA termodynamiki

Energia wewnętrzna. Ciepło. Zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonywaniem pracy i przepływem ciepła

Start

Jak wiesz, temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną cząsteczek ciała. Czym jednak różnią się dwa ciała o jednakowej temperaturze, ale mające różne masy, a tym samym różne liczby cząsteczek? Jest oczywiste, że suma energii cząsteczek będzie większa w przypadku ciała o większej masie. Energię związaną z ruchem i wzajemnym położeniem cząsteczek nazywać będziemy energią wewnętrzną.

• energia wewnętrzna
• – suma energii kinetycznych i potencjalnych wszystkich atomów oraz cząsteczek tworzących dane ciało.
• Wynika z tego, że wartość energii wewnętrznej zależy od trzech czynników:
• liczby atomów i cząsteczek tworzących to ciało – więcej cząsteczek to więcej składników sumy;
• temperatury ciała – wyższa temperatura to większa wartość średniej energii kinetycznej cząsteczek, zatem całkowita energia układu będzie większa;
• rodzaju substancji i stanu jej skupienia – wielkość energii potencjalnej pochodzącej od oddziaływań międzycząsteczkowych zmienia się wraz ze stanem skupienia i jest różna w przypadku różnych substancji. Wyjaśnimy to dokładniej w podrozdziale poświęconym procesom zmiany stanów skupienia ciał.

• Przykład 1
• W takiej samej ustalonej temperaturze wiadro wody ma większą energię wewnętrzną niż szklanka wody, gdyż w wiadrze jest znacznie więcej cząsteczek.
• Przykład 2
• Szklanka gorącej herbaty ma większą energię wewnętrzną niż ta sama ilość zimnej herbaty, ponieważ cząsteczki gorącego płynu mają większą średnią energię kinetyczną, a w obu szklankach jest ich tyle samo.
• Przykład 3
• Szklanka wody o temperaturze 0 °C ma większą energię wewnętrzną niż powstała z niej bryła lodu o tej samej temperaturze.

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

Jeśli potrzemy dłonie jedną o drugą, to poczujemy, że robią się one cieplejsze. Wzrost temperatury świadczy o wzroście energii wewnętrznej.

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

Innym dość często występującym zjawiskiem jest ogrzewanie się ciał szlifowanych pilnikiem lub papierem ściernym. Taką pracę bez trudu można wykonać i zobaczyć efekt w domu lub podczas lekcji. Uwaga: nieostrożne wykonanie tej czynności może się nawet skończyć poparzeniem.

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

Powszechnym zjawiskiem jest ogrzewanie się powietrza zawartego w oponach samochodów. Opona odkształca się w miejscu styku z podłożem, obrót koła powoduje odkształcanie się kolejnych jej fragmentów, a także ściskanie znajdującego się w niej powietrza. Praca wykonywana przez układ droga–samochód w momencie odkształcania opony i ściskania powietrza powoduje wzrost energii wewnętrznej cząsteczek gazu wewnątrz opony.

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

Możesz spróbować (jeżeli masz dostęp do odpowiednich narzędzi) wykonać doświadczenie, w którym będziesz uderzać młotkiem w metalowy pręt położony na twardym podłożu. Okazuje się, że uderzany pręt ogrzewa się. Kowal potrafi w ten sposób rozgrzać metalowy pręt do temperatury, w jakiej zaczyna on świecić.

Temperatura ciała może wzrosnąć dzięki wykonaniu nad nim pracy. Wzrost temperatury jest dowodem na zwiększenie się energii wewnętrznej ciał.

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

Mechanizm procesu przekazywania energii wewnętrznej z ciepłej wody do skóry rąk można opisać następująco: Temperatura wody jest wyższa od temperatury skóry naszych rąk, a to oznacza, że cząsteczki wody mają większą średnią energię kinetyczną. Przylegające do skóry cząsteczki wody zderzają się z cząsteczkami skóry. Podczas tych zderzeń cząsteczki wody tracą energię, a cząsteczki skóry ją zyskują. Energia jest przekazywana z wody do skóry rąk.

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

jak można zmienić energię wewnętrzną ciała

Q [J]

Pierwsza zasada termodynamiki

vs

ZOBACZ

ZOBACZ

Thanks!