Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией. Эти энергии и составляют внутреннюю энергию тела. Таким образом, внутренняя энергия - это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело. Внутренняя энергия характеризует тепловое состояние тела.

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ работа трение Деформациятеплопередача теплопроводность излучение конвекция

Если работа совершается над телом, его внутренняя энергия увеличивается. ОПЫТЫ Если работу совершает само тело, его внутренняя энергия уменьшается.

Если кусок алюминиевой проволоки расклепать на наковальне или быстро изгибать в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается. Объясните явление. Молоток нагревается и когда им бьют, например, по наковальне, и когда он лежит на солнце в жаркий летний день. Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в обоих случаях. Если кусок алюминиевой проволоки расклепать на наковальне или быстро изгибать в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается. Объясните явление. Молоток нагревается и когда им бьют, например, по наковальне, и когда он лежит на солнце в жаркий летний день. Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в обоих случаях. ОПЫТЫ Если положить в цилиндр с поршнем кусочек ваты и резко опустить ( вдвинуть) поршень, то вата воспламенится ! Над воздухом внутри поршня совершается работа - уменьшается его объем. Это приводит к увеличению внутренней энергии воздуха и его температура возрастает, что и приводит к возгоранию ваты.

Сделайте около 50 интенсивных ударов молотком по железному предмету. Проверьте на ощупь изменение температуры металла и молотка. Объясните явление. ОПЫТЫ Положите монету на кусок деревянной доски и энергично потрите ее, прижимая к поверхности, в течение нескольких минут. Руками проверьте, как изменилась температура монеты.

Древнегреческий механик Герон Александрийский, изобретатель фонтана, носящего его имя, оставил нам описание двух остроумных способов, с помощью которых египетские жрецы обманывали народ, внушая ему веру в чудеса. На рис. вы видите пустотелый металлический жертвенник, а под ним скрытый в подземелье механизм, приводящий в движение двери храма. Жертвенник стоял снаружи его. Когда разводят огонь, воздух внутри жертвенника вследствие нагревания сильнее давит на воду в сосуде, скрытом под полом; из сосуда вода вытесняется по трубке и выливается в ведро, которое, опускаясь, приводит в действие механизм, вращающий двери. Изумленные зрители, ничего не подозревающие о скрытой под полом установке, видят перед собой чудо: как только на жертвеннике запылает огонь, двери храма, внемля молитвам жреца, растворяются словно сами собой... КАК УСТРАИВАЛИСЬ ЧУДЕСА

Схема устройства дверей храма, которые сами открываются, когда на жертвеннике пылает огонь Разоблачение чуда египетских жрецов: двери храма открываются действием жертвенного огня.

Другое мнимое чудо, устраивавшееся жрецами, изображено на рис. Когда на жертвеннике запылает пламя, воздух, расширяясь, выводит масло из нижнего резервуара в трубки, скрытые внутри фигур жрецов, и тогда масло чудесным образом само подливается в огонь... Но стоило жрецу, заведующему этим жертвенником, незаметно вынуть пробку из крышки резервуара и излияние масла прекращалось (потому что избыток воздуха свободно выходил через отверстие); к этой уловке жрецы прибегали тогда, когда приношение молящихся было слишком скудно. КАК УСТРАИВАЛИСЬ ЧУДЕСА

Главная часть его стержни Z1 и Z2, сделанные из особого металлического сплава с большим коэффициентом расширения. Стержень Z1 упирается в зубцы колеса Х так, что при удлинении этого стержня от нагревания зубчатое колесо немного поворачивается. Стержень Z2 зацепляет за зубцы колеса Y при укорочении от холода и поворачивает его в том же направлении. Оба колеса насажены на вал W1, при вращении которого поворачивается большое колесо с черпаками. Черпаки захватывают ртуть, налитую в нижний желоб, и переносят в верхний; отсюда ртуть течет к левому колесу, также с черпаками; наполняя последние, ртуть заставляет колесо вращаться; при этом приходит в движение цепь кК, охватывающая колеса K1 (на общем валу W2 с большим колесом) и к 2, последнее колесо закручивает заводную пружину часов. Что же делается с ртутью, вылившейся из черпаков левого колеса? Она стекает по наклонному желобу R1 снова к правому колесу, чтобы отсюда опять начать свое перемещение. Механизм, как видим, должен двигаться, не останавливаясь, до тех пор, пока будут удлиняться или укорачиваться стержни Z1 и Z2. Следовательно, для завода часов необходимо только, чтобы температура воздуха попеременно то повышалась, то понижалась. Но это именно и происходит само собой, не требуя забот с нашей стороны: всякая перемена в температуре окружающего воздуха вызывает удлинение или укорочение стержней, вследствие чего медленно, но постоянно закручивается пружина часов. Можно ли назвать эти часы вечным двигателем? Конечно, нет. Часы будут идти неопределенно долго, пока не износится механизм, но источником их энергии служит теплота окружающего воздуха; работа теплового расширения накопляется этими часами по маленьким порциям, чтобы непрерывно расходовать ее на движение часовых стрелок. Это даровой двигатель, так как не требует забот и расходов на поддержание своей работы. Но он не творит энергии из ничего: первоисточником его энергии является теплота Солнца, согревающего Землю. КАК УСТРАИВАЛИСЬ ЧУДЕСА

Другой образчик самозаводящихся часов сходного устройства изображен на рис. Здесь главной частью является глицерин, расширяющийся с повышением температуры воздуха и поднимающий при этом некоторый грузик; падение груза и движет механизм часов. Так как глицерин затвердевает лишь при 30° С, а кипит при 290° С, то механизм этот пригоден для часов на городских площадях и других открытых местах. Колебания температуры на 2° уже достаточно для обеспечения хода таких часов. Один экземпляр их испытывался в течение года и показал вполне удовлетворительный ход, хотя в течение всего года к механизму не прикасалась ничья рука. Выгодно ли по тому же принципу устраивать двигатели более крупные? На первый взгляд кажется, что подобный даровой двигатель должен быть очень экономичен. Вычисление дает, однако, иной результат. Для завода обыкновенных часов на целые сутки нужно энергии всего около 1/7 килограммометра. КАК УСТРАИВАЛИСЬ ЧУДЕСА

1: Какое из нижеприведённых утверждений справедливо? От каких из нижеуказанных величин зависит внутренняя энергия тела? А) От температуры и скорости движения тела. B) От его массы и скорости движения тела. C) От высоты тела над поверхностью Земли и его температуры. D) От высоты тела над поверхностью Земли и скоростью его движения. E) От массы тела и её температуры. 2: Какое или какие из нижеприведённых утверждений справедливы? I. Вещества, находящиеся в жидком состоянии, обладают наибольшей теплопроводностью, чем в твёрдом состоянии. II. Внутренняя энергия тела, находящегося в твёрдом состоянии, меньше, чем внутренняя энергия того же вещества в жидком состоянии. III. Скорость теплообмена зависит от разности температур окружающей среды и температуры тела. А) I. B) II C) III D) I и II. E) I и III. 1: Какое из нижеприведённых утверждений справедливо? От каких из нижеуказанных величин зависит внутренняя энергия тела? А) От температуры и скорости движения тела. B) От его массы и скорости движения тела. C) От высоты тела над поверхностью Земли и его температуры. D) От высоты тела над поверхностью Земли и скоростью его движения. E) От массы тела и её температуры. 2: Какое или какие из нижеприведённых утверждений справедливы? I. Вещества, находящиеся в жидком состоянии, обладают наибольшей теплопроводностью, чем в твёрдом состоянии. II. Внутренняя энергия тела, находящегося в твёрдом состоянии, меньше, чем внутренняя энергия того же вещества в жидком состоянии. III. Скорость теплообмена зависит от разности температур окружающей среды и температуры тела. А) I. B) II C) III D) I и II. E) I и III. решение задач

3: Холодное тело опустили в горячую воду. Какое из нижеприведенных утверждений наиболее справедливо? А) Внутренняя энергия тела увеличилась B) Внутренняя энергия тела уменьшилась. C) Внутренняя энергия тела не изменилась. D) Внутренняя энергия тела увеличилась в процессе теплопередачи. E) Внутренняя энергия тела уменьшилась в процессе теплопередачи. 4: Какие из нижеприведенных утверждений не справедливы? I. Процесс изменения внутренней энергии тела возможен только при теплопередачи. II. Внутренняя энергия тела при изменении агрегатного состояния не изменяется. III. За счет внутренней энергии тело может совершить механическую работу. IV. При переходе из одного агрегатного состояния в другое, внутренняя энергия тела изменяется. А) III и IV. B) I и IV C) II и III D) II и IV E) I и II. 3: Холодное тело опустили в горячую воду. Какое из нижеприведенных утверждений наиболее справедливо? А) Внутренняя энергия тела увеличилась B) Внутренняя энергия тела уменьшилась. C) Внутренняя энергия тела не изменилась. D) Внутренняя энергия тела увеличилась в процессе теплопередачи. E) Внутренняя энергия тела уменьшилась в процессе теплопередачи. 4: Какие из нижеприведенных утверждений не справедливы? I. Процесс изменения внутренней энергии тела возможен только при теплопередачи. II. Внутренняя энергия тела при изменении агрегатного состояния не изменяется. III. За счет внутренней энергии тело может совершить механическую работу. IV. При переходе из одного агрегатного состояния в другое, внутренняя энергия тела изменяется. А) III и IV. B) I и IV C) II и III D) II и IV E) I и II. решение задач

5: На рисунке представлен график зависимости изменения температуры некоторого движущегося тела от времени. В каком из нижеприведенных соотношений находятся внутренние энергии данного тела, в указанных на рисунках точках, если тело увеличивает скорость движения? А) U 1 < U 3 < U 2 < U 5 < U 4 B) U 1 < U 2 < U 3 < U 4 < U 5 C) U 1 > U 2 > U 3 > U 4 > U 5 D) U 1 > U 3 > U 2 > U 5 > U 4 E) Нельзя определить 6: На рисунке показано направление теплопередачи для трёх тел, находящихся при различных температурах. В каком из нижеприведённых соотношений находятся температуры указанных тел? А) t 0 1 > t 0 2 > t 0 3 B) t 0 2 > t 0 1 > t 0 3 C) t 0 1 = t 0 2 = t 0 3 D) t 0 3 > t 0 1 > t 0 2 E) t 0 3 < t 0 1 < t 0 2 5: На рисунке представлен график зависимости изменения температуры некоторого движущегося тела от времени. В каком из нижеприведенных соотношений находятся внутренние энергии данного тела, в указанных на рисунках точках, если тело увеличивает скорость движения? А) U 1 < U 3 < U 2 < U 5 < U 4 B) U 1 < U 2 < U 3 < U 4 < U 5 C) U 1 > U 2 > U 3 > U 4 > U 5 D) U 1 > U 3 > U 2 > U 5 > U 4 E) Нельзя определить 6: На рисунке показано направление теплопередачи для трёх тел, находящихся при различных температурах. В каком из нижеприведённых соотношений находятся температуры указанных тел? А) t 0 1 > t 0 2 > t 0 3 B) t 0 2 > t 0 1 > t 0 3 C) t 0 1 = t 0 2 = t 0 3 D) t 0 3 > t 0 1 > t 0 2 E) t 0 3 < t 0 1 < t 0 2 решение задач

7: Какие из нижеприведённых утверждений не справедливы? I. В процессе теплопроводности происходит перенос вещества. II. При конвекции энергия переносится потоками вещества окружающей среды. III. Скорость теплообмена воды, находящейся при температуре 20 0 происходит медленнее, чем тот же процесс для воды ( той же массы) находящейся при температуре Температура окружающей среды IV.Скорость теплопередачи воды, находящейся при температуре 20 0 происходит быстрее, чем тот же процесс для воды ( той же массы), находящейся при температуре Температура окружающей среды А) I и II B) I и III C) I и IV D) III и IV E) II и III 8: Какое или какие из нижеприведённых утверждений не справедливы? I. Передача энергии излучением может происходить и в вакууме. II. В результате конвекции передача теплоты телом по всем направлениям одинаково. III. В процессе обогревания комнаты нагревателем основную роль играет явление теплопроводности.. А) Только I. B) Только II. C) Только III. D) I и III. E) II и III. 7: Какие из нижеприведённых утверждений не справедливы? I. В процессе теплопроводности происходит перенос вещества. II. При конвекции энергия переносится потоками вещества окружающей среды. III. Скорость теплообмена воды, находящейся при температуре 20 0 происходит медленнее, чем тот же процесс для воды ( той же массы) находящейся при температуре Температура окружающей среды IV.Скорость теплопередачи воды, находящейся при температуре 20 0 происходит быстрее, чем тот же процесс для воды ( той же массы), находящейся при температуре Температура окружающей среды А) I и II B) I и III C) I и IV D) III и IV E) II и III 8: Какое или какие из нижеприведённых утверждений не справедливы? I. Передача энергии излучением может происходить и в вакууме. II. В результате конвекции передача теплоты телом по всем направлениям одинаково. III. В процессе обогревания комнаты нагревателем основную роль играет явление теплопроводности.. А) Только I. B) Только II. C) Только III. D) I и III. E) II и III. решение задач

9: Какое или какие из нижеприведённых утверждений справедливы? I. Даже в безветренную погоду листья деревьев совершают незначительные колебания. Это объясняется существованием конвекционных потоков воздуха. II. "Потемнение" цвета потолка над лампой накаливания объясняются тем, что конвекционные потоки воздуха от лампы к потолку увлекают с собой частицы пыли, которые потом оседают на потолке. III. В состоянии невесомости свеча не горит, т.к. не происходит конвекция воздуха. А) Только I B) Только II C) Только III D) I, II и III E) I и II. 10: Три тела из одного и того же вещества и находящиеся при одной температуре, массы которых находятся в соотношении, расположены так, как показано на рисунке. В каком из нижеприведенных соотношений, находятся между собой их внутренние энергии? А) U 2 > U 3 > U 1 B) U 2 < U 3 < U 1 C) U 2 > U 1 > U 3 D) U 1 > U 3 > U 2 E) U 1 < U 3 < U 2 9: Какое или какие из нижеприведённых утверждений справедливы? I. Даже в безветренную погоду листья деревьев совершают незначительные колебания. Это объясняется существованием конвекционных потоков воздуха. II. "Потемнение" цвета потолка над лампой накаливания объясняются тем, что конвекционные потоки воздуха от лампы к потолку увлекают с собой частицы пыли, которые потом оседают на потолке. III. В состоянии невесомости свеча не горит, т.к. не происходит конвекция воздуха. А) Только I B) Только II C) Только III D) I, II и III E) I и II. 10: Три тела из одного и того же вещества и находящиеся при одной температуре, массы которых находятся в соотношении, расположены так, как показано на рисунке. В каком из нижеприведенных соотношений, находятся между собой их внутренние энергии? А) U 2 > U 3 > U 1 B) U 2 < U 3 < U 1 C) U 2 > U 1 > U 3 D) U 1 > U 3 > U 2 E) U 1 < U 3 < U 2 решение задач

Сабитова Файруза Рифовна Преподаватель ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж» Сабитова Файруза Рифовна Преподаватель ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж»