Що таке внутрішня енергія тіла
Будь-яке тіло або предмет мають енергію. Наприклад, що летить літак або падаючий куля володіють механічною енергією. Залежно від взаємодії з зовнішніми тілами розрізняють два види механічної енергії: кінетична і потенційна. Кінетичної енергією володіють всі предмети, які тим чи іншим способом рухаються в просторі. Це літак, птах, що летить у ворота м'яч, що переміщається автомобіль та ін. Другим видом механічної енергії є потенційна. Цією енергією володіють, наприклад, піднятий камінь або м'яч над поверхнею землі, стиснута пружина і т.п. При цьому кінетична енергія тіла може переходити в потенційну і навпаки.
Літаки, вертоліт і дирижабль мають кінетичну енергію
Стиснута пружина має потенційну енергією
Розглянемо приклад. Тренер піднімає м'яч і тримає його в руках. При цьому м'яч володіє потенційною енергією. Коли тренер кидає м'яч на землю, то у нього з'являється кінетична енергія, поки він летить. Після того, як м'яч відскакує, також відбувається перетікання енергії до тих пір, поки м'яч не буде лежати на полі. В цьому випадку і кінетична і потенційна енергії дорівнюють нулю. Але у м'яча при цьому підвищилася внутрішня енергія молекул через взаємодію з полем.
Але існує ще внутрішня енергія молекул тіла, наприклад, того ж м'яча. Поки ми його переміщаємо або піднімаємо, внутрішня енергія не змінюється. Внутрішня енергія не залежить від механічного впливу або руху, а залежить тільки від температури, агрегатного стану і інших особливостей.
У кожному тілі є безліч молекул, вони можуть володіти як кінетичну енергію руху, так і потенційної енергією взаємодії. При цьому внутрішня енергія є сумою енергій всіх молекул тіла.
Як змінити внутрішню енергію тіла
Внутрішня енергія залежить від швидкості руху молекул в тілі. Чим швидше вони рухаються, тим вище енергія тіла. Зазвичай це відбувається при нагріванні тіла. Якщо ж ми його охолоджуємо, то відбувається зворотний процес - внутрішня енергія зменшується.
Якщо ми нагріваємо каструлю за допомогою вогню (плити), то ми здійснюємо над цим предметом роботу і, відповідно, змінюємо його внутрішню енергію.
Внутрішню енергію можна змінити двома основними способами. Здійснюючи роботу над тілом, ми збільшуємо його внутрішню енергію і навпаки, якщо тіло здійснює роботу, то його внутрішня енергія зменшується. Другим способом зміни внутрішньої енергії є процес теплопередачі. Зверніть увагу, що в другому варіанті над тілом не відбувається роботи. Так, наприклад, нагрівається стілець взимку, стоїть поруч біля гарячої батареї. Теплопередача завжди походить від тіл з більш високою температурою до тіл з меншою температурою.
Таким чином, взимку нагрівається повітря від батарей. Проведемо невеликий експеримент, який можна виконати в домашніх умовах. Наберіть склянку гарячої води і поставте його в чашу або контейнер з холодною. Через час температура води в обох судинах стане однаковою. Це і є процесом теплопередачі, тобто зміни внутрішньої енергії без здійснення роботи. Існує три способи теплопередачі: теплопровідність , конвекція , випромінювання .
