Внутренняя энергия вещества

Внутренняя энергия вещества

Внутренняя энергия вещества. Работа и теплопередача. Виды теплопередачи. Тепловым движением называется непрерывный хаотическое движение молекул в веществе. Молекулы движутся и взаимодействуют, т.е. имеют и кинетическую, и потенциальную энергию (Wk i Wp). Сумма энергий движения и взаимодействия молекул вещества называется внутренней энергией U вещества. При переходе вещества из одного состояния в другое (например, из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное) внутренняя энергия изменяется, поэтому называется функции состояния равновесия. Изменение внутренней энергии вещества может происходить механическим способом - путем осуществления работы над ней. Примеры: нагрев воздуха в велосипедной камере при его нагнетании насосом нагрева гвоздя при ударах по нему молотка, нагревание сверла и токарного резца. Но можно изменить внутреннюю энергию вещества и тепловым способом - путем теплопередачи.

Примеры: в результате соприкосновения двух неодинаково нагретых тел 1 и 2 одно из них нагревается, а второе охлаждается (). Для удобства снятия некоторой физической величины будем обозначать греческой буквой «?» (дельта), при этом предыдущие неравенства вступят вида и. Возможны следующие виды теплопередачи. 1. Теплопроводность (или при непосредственном прикосновении двух тел разной температуры, или через слой воздуха между ними). Такая теплопередача осуществляется благодаря хаотическом движения молекул. 2. Конвекция - это теплопередача, обусловленная направленным движением слоев (струй) газа или жидкости от нагретого тела. Так действует обогревательная батарея в комнате: тепли слои воздуха от нее за счет выталкивающей силы поднимаются, перемешиваясь с менее нагретыми слоями воздуха. 3. Лучистый теплообмен осуществляется электромагнитными волнами (путем теплового излучения).

Таким способом теплопередача может происходить и через безвоздушное пространство (в частности, от Солнца). Количество теплоты и ее сравнение с работой Подобно тому, как работа A является количественной мерой изменения энергии тела (или системы тел) механическим способом, количество тепла Q (от англ. Quantity) является мерой изменения энергии тела при теплообмене. И при выполнении над телом внешней работы, и при теплообмене тела с более нагретым телом внутренняя энергия тела возрастает на ?U. Учитывая, что в первом случае уменьшается механическая энергия «актиого тела, а во втором случае уменьшается энергия теплового движения молекул более нагретого тела.

Цена деления в обоих шкалах одинакова, изменение температуры ?t по шкале Цельсия численно равна изменению температуры ?Т по шкале Кельвина. Учитывая это, по шкале Цельсия будем выражать только отдельные температуры (например t1 i t2), а разницы температур будем обозначать не ?t, а ?Т. Соответственно и в комбинированных единицах измерения тепловых физических величин должен фигурировать кельвин (К), а не градус (° С). Таким образом, удельная теплоемкость с численно равна количеству теплоты, которое получает или отдает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К. Очень большое значение c в воды (, почти в 5 раз больше, чем во многих металлов). Этим объясняется мягкий климат приморских местностей (летом вода поглощает много тепловой энергиипри своем нагревании, поэтому она и отдает много тепла возвышение при охлаждении поздней осенью или даже зимой). Удельная теплота сгорания топлива (теплотворная способность) Чем больше сгорает топлива, тем больше тепловыделение.

Для различных веществ количество теплоты Q, выделяемой при сгорании, разная. Удельная теплота сгорания q численно равна количеству теплоты, выделяющейся при сгорании 1 кг вещества. Плавления и твердения тел. Температура плавления. Удельная теплота плавления Тела, которые кажутся твердыми, не всегда являются таковыми с точки зрения физики. Истинно твердые тела имеют кристаллическую структуру, с упорядоченностью молекул или атомов в пределах всего кристалла (с дальним порядком. При нагревании кристаллического вещества возрастает хаотичность движения ее молекул, и за достаточно высокой температуры исчезает дальний порядок (происходит процесс плавления). Химически простые кристаллы плавятся при вполне определенной температуре. Обратный процесс - твердения (кристаллизация). Температура кристаллизации сравнивается с температурой плавления. От начала плавления (и твердения) и до окончания каждого из этих процессов температура вещества остается неизменной. Удельная теплота плавления численно равна количеству теплоты, которую необходимо передать одному килограмму кристаллического вещества, нагретой до температуры плавления, чтобы превратить ее в жидкость той же температуры. Для процесса кристаллизации