วิธีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในและคำอธิบาย

พลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้สองวิธี

หากทำงานบนร่างกาย พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น

หากร่างกายทำงานเอง พลังงานภายในก็จะลดลง

การถ่ายเทความร้อนแบบง่าย (เบื้องต้น) มีสามประเภท:

การนำความร้อน

การพาความร้อน

การพาความร้อนเป็นปรากฏการณ์ของการถ่ายเทความร้อนในของเหลวหรือก๊าซ หรือตัวกลางที่เป็นเม็ดโดยการไหลของสสาร มีสิ่งที่เรียกว่า การพาความร้อนตามธรรมชาติซึ่งเกิดขึ้นเองในสสารเมื่อได้รับความร้อนอย่างไม่สม่ำเสมอในสนามโน้มถ่วง ด้วยการพาความร้อนเช่นนี้ ชั้นล่างของสารจะร้อนขึ้น เบาขึ้น และลอยขึ้น และในทางกลับกัน ชั้นบนจะเย็นลง จะหนักขึ้นและจมลง หลังจากนั้นกระบวนการจะทำซ้ำครั้งแล้วครั้งเล่า

การแผ่รังสีความร้อนหรือการแผ่รังสีเป็นการถ่ายเทพลังงานจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอันเนื่องมาจากพลังงานความร้อน

พลังงานภายในของก๊าซอุดมคติ

ตามคำจำกัดความของก๊าซในอุดมคตินั้น ไม่มีองค์ประกอบที่เป็นไปได้ของพลังงานภายใน (ไม่มีแรงอันตรกิริยาของโมเลกุล ยกเว้นแรงกระแทก) ดังนั้นพลังงานภายในของก๊าซในอุดมคติจึงเป็นเพียงพลังงานจลน์ในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเท่านั้น ก่อนหน้านี้ (สมการ 2.10) แสดงให้เห็นว่าพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลก๊าซเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์

การใช้นิพจน์สำหรับค่าคงที่ก๊าซสากล (4.6) ทำให้เราสามารถกำหนดค่าของค่าคงที่ α ได้

ดังนั้นพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงแปลของหนึ่งโมเลกุลของก๊าซในอุดมคติจะถูกกำหนดโดยการแสดงออก

ตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์ การกระจายพลังงานตามระดับความเป็นอิสระมีความสม่ำเสมอ การเคลื่อนที่เชิงแปลมีอิสระ 3 ระดับ ดังนั้นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซอย่างอิสระหนึ่งระดับจะคิดเป็น 1/3 ของพลังงานจลน์ของมัน

สำหรับโมเลกุลของก๊าซสอง, สามและโพลีอะตอมมิก นอกเหนือจากระดับความอิสระของการเคลื่อนที่แบบแปลแล้ว ยังมีระดับความอิสระของการเคลื่อนที่แบบหมุนของโมเลกุลอีกด้วย สำหรับโมเลกุลก๊าซไดอะตอมมิกจำนวนองศาอิสระของการเคลื่อนที่แบบหมุนคือ 2 สำหรับโมเลกุลสามโมเลกุลและโพลีอะตอมมิก - 3

เนื่องจากการกระจายพลังงานของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในทุกระดับความเป็นอิสระนั้นสม่ำเสมอ และจำนวนโมเลกุลในก๊าซหนึ่งกิโลโมลเท่ากับ Nμ ดังนั้นพลังงานภายในของหนึ่งกิโลโมลของก๊าซในอุดมคติจึงสามารถได้รับได้โดยการคูณนิพจน์ (4.11) ด้วยจำนวนโมเลกุลในหนึ่งกิโลเมตร และด้วยจำนวนองศาอิสระในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของก๊าซที่กำหนด

โดยที่Uμคือพลังงานภายในของก๊าซหนึ่งกิโลโมลใน J/kmol i คือจำนวนองศาอิสระในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซ

สำหรับ 1 - ก๊าซอะตอม i = 3 สำหรับ 2 - ก๊าซอะตอม i = 5 สำหรับ 3 - ก๊าซอะตอมมิกและโพลีอะตอมมิก i = 6

ไฟฟ้า. สภาวะการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้า. กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์ งานและกำลังปัจจุบัน กฎจูล-เลนซ์

ในบรรดาเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า ได้แก่ การมีอยู่ของประจุไฟฟ้าอิสระในตัวกลางและการสร้างสนามไฟฟ้าในตัวกลาง สนามไฟฟ้าในตัวกลางจำเป็นต่อการสร้างการเคลื่อนที่ในทิศทางของประจุอิสระ ดังที่ทราบกันดีว่าประจุ q ในสนามไฟฟ้าที่มีความเข้ม E กระทำโดยแรง F = qE ซึ่งทำให้ประจุอิสระเคลื่อนที่ไปในทิศทางของสนามไฟฟ้า สัญญาณของการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าในตัวนำคือการมีความต่างศักย์ที่ไม่เป็นศูนย์ระหว่างจุดสองจุดใดๆ ของตัวนำ

อย่างไรก็ตาม แรงไฟฟ้าไม่สามารถรักษากระแสไฟฟ้าได้เป็นเวลานาน การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าโดยตรงหลังจากผ่านไประยะหนึ่งจะนำไปสู่การปรับศักย์ไฟฟ้าที่ปลายตัวนำให้เท่ากันและส่งผลให้สนามไฟฟ้าในนั้นหายไป เพื่อรักษากระแสในวงจรไฟฟ้า ประจุจะต้องอยู่ภายใต้แรงที่มีลักษณะที่ไม่ใช่ไฟฟ้า (แรงภายนอก) นอกเหนือจากแรงคูลอมบ์ อุปกรณ์ที่สร้างแรงภายนอก รักษาความต่างศักย์ไฟฟ้าในวงจร และแปลงพลังงานประเภทต่างๆ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

เงื่อนไขการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า:

การมีอยู่ของผู้ให้บริการชาร์จฟรี

· การมีอยู่ของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น เหล่านี้เป็นเงื่อนไขสำหรับการเกิดกระแส เพื่อให้กระแสมีอยู่

· วงจรปิด

· แหล่งที่มาของแรงภายนอกที่รักษาความต่างศักย์

แรงใดๆ ที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ยกเว้นแรงไฟฟ้าสถิต (คูลอมบ์) เรียกว่าแรงภายนอก

แรงเคลื่อนไฟฟ้า

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) เป็นปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ที่แสดงลักษณะการทำงานของแรงภายนอก (ไม่มีศักย์) ในแหล่งกำเนิดกระแสตรงหรือกระแสสลับ ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด EMF จะเท่ากับการทำงานของแรงเหล่านี้ในการเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงจร

หน่วยของ EMF เช่นเดียวกับแรงดันไฟฟ้าคือโวลต์ เราสามารถพูดถึงแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้ที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์กัลวานิกมีค่าเท่ากับการทำงานของแรงภายนอกเมื่อเคลื่อนที่ประจุบวกหนึ่งประจุภายในองค์ประกอบจากขั้วลบไปยังขั้วบวก สัญญาณของ EMF จะถูกกำหนดขึ้นอยู่กับทิศทางที่เลือกโดยพลการของบายพาสส่วนของวงจรที่เปิดแหล่งกำเนิดกระแสอยู่

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์

ลองพิจารณาวงจรที่สมบูรณ์ที่ง่ายที่สุดซึ่งประกอบด้วยแหล่งกำเนิดกระแสและตัวต้านทานที่มีความต้านทาน R แหล่งกำเนิดกระแสที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า ε มีความต้านทาน r เรียกว่าความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน เพื่อให้ได้กฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์ เราใช้กฎการอนุรักษ์พลังงาน

ปล่อยให้ประจุ q ผ่านหน้าตัดของตัวนำในช่วงเวลา Δt จากนั้นตามสูตร งานที่ทำโดยแรงภายนอกเมื่อเคลื่อนที่ประจุ q เท่ากับ . จากคำจำกัดความของความแรงในปัจจุบันที่เรามี: q = IΔt เพราะฉะนั้น, .

เนื่องจากการทำงานของแรงภายนอก เมื่อกระแสไหลผ่านวงจร ปริมาณความร้อนจะถูกปล่อยออกมาที่ส่วนภายนอกและภายในของวงจร ตามกฎของจูล-เลนซ์ เท่ากัน:

ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน A st = Q ดังนั้น ดังนั้น emf ของแหล่งกำเนิดกระแสจึงเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ตกในส่วนภายนอกและภายในของวงจร

1. พลังงานกลมีสองประเภท: จลน์และศักย์ไฟฟ้า วัตถุที่เคลื่อนไหวใดๆ มีพลังงานจลน์ มันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของร่างกายและกำลังสองของความเร็ว ร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์กันมีพลังงานศักย์ พลังงานศักย์ของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์กับโลกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลและระยะห่างระหว่างโลก
เขาและพื้นผิวโลก

ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของร่างกายเรียกว่าพลังงานกลทั้งหมด- ดังนั้นพลังงานกลทั้งหมดจึงขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนไหวของร่างกายและตำแหน่งที่สัมพันธ์กับร่างกายที่ร่างกายมีปฏิสัมพันธ์ด้วย

ถ้าร่างกายมีพลังงานก็สามารถทำงานได้ เมื่อทำงานเสร็จพลังงานของร่างกายจะเปลี่ยนไป คุณค่าของงานเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน.

2. หากอากาศถูกสูบเข้าไปในขวดที่มีผนังหนาซึ่งปิดด้วยจุกซึ่งก้นขวดถูกปกคลุมด้วยน้ำ (รูปที่ 67) หลังจากนั้นครู่หนึ่งจุกจะลอยออกจากขวดและมีหมอกเกิดขึ้นในขวด

สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีไอน้ำอยู่ในอากาศในขวดซึ่งเกิดขึ้นเมื่อน้ำระเหย การปรากฏตัวของหมอกหมายความว่าไอน้ำกลายเป็นน้ำเช่น ควบแน่นและอาจเกิดขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิลดลง ส่งผลให้อุณหภูมิอากาศในโถลดลง

เหตุผลนี้มีดังต่อไปนี้ ไม้ก๊อกหลุดออกจากขวดเพราะว่าอากาศในนั้นทำปฏิกิริยากับมันด้วยแรงบางอย่าง อากาศทำงานเมื่อปลั๊กออกมา เป็นที่รู้กันว่าร่างกายสามารถทำงานได้หากมีพลังงาน ดังนั้นอากาศในโถจึงมีพลังงาน

เมื่ออากาศทำงาน อุณหภูมิก็ลดลงและสภาพก็เปลี่ยนไป ในเวลาเดียวกัน พลังงานกลของอากาศไม่เปลี่ยนแปลง ความเร็วและตำแหน่งที่สัมพันธ์กับโลกไม่เปลี่ยนแปลง ด้วยเหตุนี้ งานจึงไม่ได้เกิดจากกลไก แต่เป็นเพราะพลังงานอื่นๆ พลังงานนี้ก็คือ กำลังภายในอากาศในขวด

3. พลังงานภายในของร่างกายคือผลรวมของพลังงานจลน์ในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและพลังงานศักย์ของการมีปฏิสัมพันธ์

โมเลกุลมีพลังงานจลน์ ​\((E_к) \) เนื่องจากพวกมันกำลังเคลื่อนที่ และมีพลังงานศักย์ \((E_п) \) เนื่องจากพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กัน

พลังงานภายในแสดงด้วยตัวอักษร ​\(U\) ​ หน่วยของพลังงานภายในคือ 1 จูล (1 J)

\[ U=E_к+E_п \]

4. ยิ่งโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วเท่าไร อุณหภูมิของร่างกายก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย พลังงานภายในขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของร่างกาย- ในการเปลี่ยนสารจากของแข็งเป็นสถานะของเหลว เช่น เปลี่ยนน้ำแข็งให้เป็นน้ำ คุณต้องจ่ายพลังงานให้กับมัน ดังนั้นน้ำจะมีพลังงานภายในมากกว่าน้ำแข็งที่มีมวลเท่ากัน ดังนั้น พลังงานภายในขึ้นอยู่กับสถานะการรวมตัวของร่างกาย.

พลังงานภายในของร่างกายไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวโดยรวมและปฏิสัมพันธ์กับร่างกายอื่น ดังนั้นพลังงานภายในของลูกบอลที่วางอยู่บนโต๊ะและบนพื้นก็เท่ากันเช่นเดียวกับลูกบอลที่อยู่นิ่งและกลิ้งอยู่บนพื้น (แน่นอนว่าหากเราละเลยความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของมัน)

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในสามารถตัดสินได้จากมูลค่าของงานที่ทำ นอกจากนี้ เนื่องจากพลังงานภายในของร่างกายขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกายจึงสามารถนำมาใช้ตัดสินการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในได้

5. พลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยการทำงาน ดังนั้นในการทดลองที่อธิบายไว้ พลังงานภายในของอากาศและไอน้ำในขวดจึงลดลงขณะดันจุกออก ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิของอากาศและไอน้ำก็ลดลง โดยเห็นได้จากลักษณะของหมอก

หากคุณตีชิ้นส่วนตะกั่วหลายครั้งด้วยค้อน คุณสามารถบอกได้ด้วยการสัมผัสว่าชิ้นส่วนตะกั่วจะร้อนขึ้น ด้วยเหตุนี้ พลังงานภายในของเขา เช่นเดียวกับพลังงานภายในของค้อนจึงเพิ่มขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะงานทำด้วยตะกั่ว

หากร่างกายทำงาน พลังงานภายในก็จะลดลง และหากทำงานเสร็จแล้ว พลังงานภายในก็จะเพิ่มขึ้น

หากคุณเทน้ำร้อนลงในแก้วน้ำเย็น อุณหภูมิของน้ำร้อนจะลดลง และอุณหภูมิของน้ำเย็นจะเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ไม่มีงานทำ แต่พลังงานภายในของน้ำร้อนลดลงซึ่งเห็นได้จากอุณหภูมิที่ลดลง

เนื่องจากในตอนแรกอุณหภูมิของน้ำร้อนจะสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำเย็น พลังงานภายในของน้ำร้อนจึงมีมากกว่า ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลของน้ำร้อนมีพลังงานจลน์มากกว่าโมเลกุลของน้ำเย็น โมเลกุลน้ำร้อนถ่ายโอนพลังงานนี้ไปยังโมเลกุลน้ำเย็นในระหว่างการชน และพลังงานจลน์ของโมเลกุลน้ำเย็นจะเพิ่มขึ้น พลังงานจลน์ของโมเลกุลน้ำร้อนลดลง

ในตัวอย่างที่พิจารณา จะไม่มีการดำเนินการงานทางกล แต่พลังงานภายในของร่างกายเปลี่ยนแปลงไป การถ่ายเทความร้อน.

การถ่ายเทความร้อนเป็นวิธีการเปลี่ยนพลังงานภายในร่างกายโดยการถ่ายโอนพลังงานจากส่วนหนึ่งของร่างกายไปยังอีกส่วนหนึ่งหรือจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่งโดยไม่ต้องทำงาน

ส่วนที่ 1

1. พลังงานภายในของก๊าซในภาชนะปิดสนิทที่มีปริมาตรคงที่ถูกกำหนดโดย

1) การเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซอย่างวุ่นวาย
2) การเคลื่อนไหวของเรือทั้งหมดด้วยแก๊ส
3) ปฏิสัมพันธ์ของเรือกับก๊าซและโลก
4) การกระทำของแรงภายนอกบนเรือที่มีก๊าซ

2. พลังงานภายในของร่างกายขึ้นอยู่กับ

ก) น้ำหนักตัว
B) ตำแหน่งของร่างกายสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก
B) ความเร็วของการเคลื่อนไหวของร่างกาย (ในกรณีที่ไม่มีแรงเสียดทาน)

คำตอบที่ถูกต้อง

1) ก. เท่านั้น
2) บีเท่านั้น
3) บีเท่านั้น
4) เฉพาะ B และ C

3. พลังงานภายในร่างกายไม่ได้ขึ้นอยู่กับ

ก) อุณหภูมิร่างกาย
ข) น้ำหนักตัว
B) ตำแหน่งของร่างกายสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก

คำตอบที่ถูกต้อง

1) ก. เท่านั้น
2) บีเท่านั้น
3) บีเท่านั้น
4) เฉพาะ A และ B

4. พลังงานภายในของร่างกายเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อถูกความร้อน?

1) เพิ่มขึ้น
2) ลดลง
3) สำหรับก๊าซจะเพิ่มขึ้นสำหรับของแข็งและของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลง
4) ไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับก๊าซ เพิ่มขึ้นสำหรับของแข็งและของเหลว

5. พลังงานภายในของเหรียญจะเพิ่มขึ้นหากมัน

1) ความร้อนในน้ำร้อน
2) แช่ในน้ำที่มีอุณหภูมิเท่ากัน
3) ทำให้มันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับหนึ่ง
4) ยกขึ้นเหนือพื้นผิวโลก

6. แก้วน้ำหนึ่งแก้ววางอยู่บนโต๊ะในห้อง และแก้วน้ำอีกแก้วที่มีมวลเท่ากันและอุณหภูมิเท่ากันนั้นอยู่บนชั้นวางที่แขวนอยู่ที่ความสูง 80 ซม. เมื่อเทียบกับโต๊ะ พลังงานภายในแก้วน้ำบนโต๊ะคือ

1) พลังงานภายในของน้ำบนชั้นวาง
2) พลังงานภายในของน้ำบนชั้นวางมากขึ้น
3) พลังงานภายในของน้ำบนชั้นวางน้อยลง
4) เท่ากับศูนย์

7. หลังจากที่ส่วนที่ร้อนไปแช่ในน้ำเย็นก็จะเกิดพลังงานภายใน

1)ทั้งส่วนและน้ำจะเพิ่มขึ้น
2)ทั้งส่วนและน้ำจะลดลง
3) ส่วนต่างๆ จะลดลง และน้ำจะเพิ่มขึ้น
4) ส่วนต่างๆ จะเพิ่มขึ้น และน้ำจะลดลง

8. น้ำหนึ่งแก้วอยู่บนโต๊ะในห้อง และน้ำอีกแก้วที่มีมวลเท่ากันและอุณหภูมิเท่ากันอยู่ในเครื่องบินที่บินด้วยความเร็ว 800 กม./ชม. พลังงานน้ำภายในเครื่องบิน

1) เท่ากับพลังงานภายในของน้ำในห้อง
2) พลังงานภายในของน้ำในห้องมากขึ้น
3) พลังงานภายในของน้ำในห้องน้อยลง
4) เท่ากับศูนย์

9. หลังจากเทน้ำร้อนลงในถ้วยที่วางอยู่บนโต๊ะแล้วพลังงานภายใน

1) ถ้วยและน้ำเพิ่มขึ้น
2)ถ้วยและน้ำลดลง
3) ถ้วยลดลงและน้ำเพิ่มขึ้น
4) ถ้วยเพิ่มขึ้นและน้ำลดลง

10. สามารถเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายได้หาก

ก. ลงมือทำเลย
ข. ให้ความอบอุ่นแก่เขา

คำตอบที่ถูกต้อง

1) ก. เท่านั้น
2) บีเท่านั้น
3) ทั้ง A และ B
4) ทั้ง A และ B

11. ลูกตะกั่วถูกทำให้เย็นลงในตู้เย็น พลังงานภายในของลูกบอล มวลของมัน และความหนาแน่นของสสารของลูกบอลเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร? สำหรับปริมาณทางกายภาพแต่ละปริมาณ ให้กำหนดลักษณะของการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกัน เขียนตัวเลขที่เลือกสำหรับปริมาณทางกายภาพแต่ละรายการลงในตาราง ตัวเลขในคำตอบอาจซ้ำได้

ปริมาณทางกายภาพ
ก) พลังงานภายใน
ข) มวล
B) ความหนาแน่น

ธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลง
1) เพิ่มขึ้น
2) ลดลง
3) ไม่เปลี่ยนแปลง

12. อากาศถูกสูบเข้าไปในขวดโดยปิดให้แน่นด้วยจุก สักพักจุกก็หลุดออกจากขวด เกิดอะไรขึ้นกับปริมาตรของอากาศ พลังงานภายใน และอุณหภูมิของมัน? สำหรับปริมาณทางกายภาพแต่ละปริมาณ ให้กำหนดลักษณะของการเปลี่ยนแปลง เขียนตัวเลขที่เลือกสำหรับปริมาณทางกายภาพแต่ละรายการลงในตาราง ตัวเลขในคำตอบอาจซ้ำได้

ปริมาณทางกายภาพ
ก) ปริมาณ
B) พลังงานภายใน
ข) อุณหภูมิ

ธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลง
1) เพิ่มขึ้น
2) ลดลง
3) ไม่เปลี่ยนแปลง

คำตอบ

ในการแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ ไม่ใช่พลังงานภายในที่มีบทบาทสำคัญ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลง Δ ยู = ยู 2 - ยู 1. การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในคำนวณตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน

พลังงานภายในร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้สองวิธี:

1. เมื่อเสร็จสิ้น งานเครื่องกล.

ก) หากแรงภายนอกทำให้เกิดการเสียรูปของร่างกาย ระยะห่างระหว่างอนุภาคที่วัตถุนั้นประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลง และด้วยเหตุนี้พลังงานศักย์ของการโต้ตอบของอนุภาคจึงเปลี่ยนไป ในระหว่างการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นอุณหภูมิของร่างกายจะเปลี่ยนแปลงไปเช่น พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาคเปลี่ยนแปลงไป แต่เมื่อร่างกายผิดรูป งานก็เสร็จสิ้น ซึ่งเป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในร่างกาย

b) พลังงานภายในของร่างกายก็เปลี่ยนแปลงไปเช่นกันในระหว่างการชนที่ไม่ยืดหยุ่นกับวัตถุอื่น ดังที่เราเห็นก่อนหน้านี้ ในระหว่างการชนกันอย่างไม่ยืดหยุ่นของร่างกาย พลังงานจลน์ของพวกมันจะลดลง และกลายเป็นพลังงานภายใน (เช่น หากคุณตีลวดบนทั่งตีด้วยค้อนหลายครั้ง ลวดก็จะร้อนขึ้น) การวัดการเปลี่ยนแปลงในพลังงานจลน์ของร่างกายตามทฤษฎีบทพลังงานจลน์คือการทำงานของแรงกระทำ งานนี้ยังสามารถใช้เป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในได้อีกด้วย

c) การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงเสียดทาน เนื่องจากดังที่ทราบจากประสบการณ์แล้ว แรงเสียดทานจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของวัตถุที่ถูเสมอ งานที่ทำโดยแรงเสียดทานสามารถทำหน้าที่เป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในได้

2. การใช้ การแลกเปลี่ยนความร้อน- ตัวอย่างเช่น หากร่างกายถูกวางไว้ในเปลวไฟของเตา อุณหภูมิจะเปลี่ยนไป ดังนั้นพลังงานภายในก็จะเปลี่ยนไปด้วย อย่างไรก็ตาม ไม่มีงานทำที่นี่ เนื่องจากไม่มีการเคลื่อนไหวของร่างกายหรือส่วนต่างๆ ที่มองเห็นได้

เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบโดยไม่ต้องทำงาน การแลกเปลี่ยนความร้อน(การถ่ายเทความร้อน).

การถ่ายเทความร้อนมีสามประเภท: การนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี

ก) การนำความร้อนคือกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างร่างกาย (หรือส่วนต่างๆ ของร่างกาย) ในระหว่างการสัมผัสโดยตรง ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวของอนุภาคในร่างกายอย่างวุ่นวายด้วยความร้อน ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของวัตถุที่เป็นของแข็งก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น การนำความร้อนของก๊าซเกิดจากการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างโมเลกุลของก๊าซในระหว่างการชนกัน ในกรณีของของเหลวกลไกทั้งสองทำงาน ค่าการนำความร้อนของสารมีค่าสูงสุดในสถานะของแข็งและค่าต่ำสุดในสถานะก๊าซ

ข) การพาความร้อนหมายถึงการถ่ายเทความร้อนโดยการไหลของความร้อนของของเหลวหรือก๊าซจากบางพื้นที่ของปริมาตรที่พวกมันครอบครองไปยังพื้นที่อื่น

c) การแลกเปลี่ยนความร้อนที่ รังสีกระทำในระยะไกลด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน

ปริมาณความร้อน

ดังที่ทราบกันดีว่าในระหว่างกระบวนการทางกลต่างๆ การเปลี่ยนแปลงพลังงานกลจะเกิดขึ้น ว- การวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานกลคืองานของแรงที่ใช้กับระบบ:

ในระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อน พลังงานภายในร่างกายจะเกิดการเปลี่ยนแปลง การวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระหว่างการถ่ายเทความร้อนคือปริมาณความร้อน

ปริมาณความร้อนคือการวัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในระหว่างการถ่ายเทความร้อน

ดังนั้นทั้งงานและปริมาณความร้อนจึงเป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน แต่ไม่เหมือนกับพลังงานภายใน พวกเขาไม่ได้ระบุลักษณะของระบบเอง (เช่นเดียวกับพลังงานภายใน) แต่กำหนดกระบวนการเปลี่ยนพลังงานจากประเภทหนึ่งไปอีกประเภทหนึ่ง (จากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง) เมื่อสถานะเปลี่ยนแปลงและขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการอย่างมีนัยสำคัญ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างงานกับความร้อนก็คือ

§ งานเป็นลักษณะของกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานจากประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง (จากเครื่องกลไปเป็นภายใน)

§ ปริมาณความร้อนแสดงถึงกระบวนการถ่ายโอนพลังงานภายในจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง (จากความร้อนมากขึ้นไปเป็นความร้อนน้อยลง) โดยไม่ได้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงาน

§ ความจุความร้อนคือปริมาณความร้อนที่ใช้เปลี่ยนอุณหภูมิ 1°C ตามคำจำกัดความที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ความจุความร้อน- ปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ที่กำหนดโดยการแสดงออก:

§ โดยที่ ∆ ถาม- ปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับระบบและทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงโดยเดลต้า อัตราส่วนผลต่างอันจำกัด Δ ถาม/ΔТ เรียกว่าค่าเฉลี่ย ความจุความร้อนอัตราส่วนของปริมาณที่น้อยที่สุด d ถาม/ดีที- จริง ความจุความร้อน- ตั้งแต่ค ถามไม่ใช่ผลต่างที่สมบูรณ์ของฟังก์ชันสถานะ ความจุความร้อนขึ้นอยู่กับเส้นทางการเปลี่ยนแปลงระหว่างสองสถานะของระบบ แยกแยะ ความจุความร้อนระบบโดยรวม (J/K) เฉพาะเจาะจง ความจุความร้อน[J/(g K)], ฟันกราม ความจุความร้อน[เจ/(โมล K)]. สูตรทั้งหมดด้านล่างใช้ปริมาณโมล ความจุความร้อน.

คำถามที่ 32:

พลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้สองวิธี

ปริมาณความร้อน (Q) คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายที่เกิดขึ้นเนื่องจากการถ่ายเทความร้อน

ปริมาณความร้อนวัดเป็นหน่วย SI เป็นจูล
[ถาม] = 1จ.

ความจุความร้อนจำเพาะของสารแสดงให้เห็นว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของมวลหน่วยของสารที่กำหนดขึ้น 1°C
หน่วย SI ของความจุความร้อนจำเพาะ:
[c] = 1 จูล/กก. °C

คำถามที่ 33:

33 กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์คือปริมาณความร้อนที่ระบบได้รับเพื่อเปลี่ยนพลังงานภายในและทำงานกับวัตถุภายนอก dQ=dU+dA โดยที่ dQ คือปริมาณความร้อนเบื้องต้น dA คืองานเบื้องต้น dU คือการเพิ่มขึ้นของพลังงานภายใน การประยุกต์กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์กับกระบวนการไอโซโพรเซส
ในบรรดากระบวนการสมดุลที่เกิดขึ้นกับระบบเทอร์โมไดนามิกส์ สิ่งต่อไปนี้โดดเด่น: ไอโซโพรเซสซึ่งหนึ่งในพารามิเตอร์สถานะหลักยังคงที่
กระบวนการไอโซคอริก (วี=const) แผนภาพของกระบวนการนี้ (ไอโซชอร์)ในพิกัด อาร์ วีจะแสดงเป็นเส้นตรงขนานกับแกนพิกัด (รูปที่ 81) โดยที่กระบวนการ 1-2 มีความร้อนแบบไอโซคอริกและ 1 -3 - การระบายความร้อนแบบไอโซโคริก ในกระบวนการไอโซคอริก ก๊าซจะไม่ทำงานบนวัตถุภายนอก กระบวนการไอโซเทอร์มอล (ต=const) ดังที่ระบุไว้แล้วในมาตรา 41 กระบวนการรักษาอุณหภูมิความร้อนถูกอธิบายโดยกฎบอยล์-มาริโอตต์
เพื่อไม่ให้อุณหภูมิลดลงในระหว่างการขยายตัวของก๊าซ จะต้องจ่ายความร้อนในปริมาณเทียบเท่ากับงานการขยายตัวภายนอกให้กับก๊าซในระหว่างกระบวนการไอโซเทอร์มอล

คำถามที่ 34:

34 อะเดียแบติกเป็นกระบวนการที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน ( ดีคิว= 0)ระหว่างระบบและสิ่งแวดล้อม กระบวนการที่รวดเร็วทั้งหมดสามารถจำแนกได้เป็นกระบวนการอะเดียแบติก ตัวอย่างเช่น กระบวนการแพร่กระจายของเสียงในตัวกลางถือได้ว่าเป็นกระบวนการอะเดียแบติก เนื่องจากความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นเสียงนั้นสูงมากจนการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างคลื่นกับตัวกลางไม่มีเวลาเกิดขึ้น กระบวนการอะเดียแบติกใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน (การขยายและการบีบอัดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ในกระบอกสูบ) ในหน่วยทำความเย็น ฯลฯ
จากกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ ( ดีคิว=ง ยู+ดีเอ) สำหรับกระบวนการอะเดียแบติกจะเป็นไปตามนั้น
p /С V =γ เราพบ

ด้วยการรวมสมการในช่วงตั้งแต่ p 1 ถึง p 2 และด้วยเหตุนี้จาก V 1 ถึง V 2 และการเพิ่มศักยภาพ เราก็มาถึงนิพจน์

เนื่องจากรัฐที่ 1 และ 2 ถูกเลือกโดยพลการ เราจึงสามารถเขียนได้

พลังงานภายในร่างกายไม่สามารถเป็นค่าคงที่ได้ มันสามารถเปลี่ยนแปลงในร่างกายใดก็ได้ หากคุณเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายพลังงานภายในก็จะเพิ่มขึ้นเพราะว่า ความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นพลังงานจลน์ของโมเลกุลของร่างกายจึงเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิลดลง พลังงานภายในร่างกายก็จะลดลง

เราสามารถสรุปได้: พลังงานภายในของร่างกายเปลี่ยนแปลงหากความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเปลี่ยนไปลองพิจารณาว่าจะใช้วิธีใดเพื่อเพิ่มหรือลดความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลได้ พิจารณาการทดลองต่อไปนี้ มาติดท่อทองเหลืองที่มีผนังบางเข้ากับขาตั้งกันดีกว่า เติมอีเทอร์ลงในหลอดแล้วปิดด้วยจุก จากนั้นเราก็ผูกเชือกไว้รอบ ๆ และเริ่มเคลื่อนเชือกไปในทิศทางที่ต่างกัน หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง อีเทอร์จะเดือด และพลังของไอน้ำจะดันปลั๊กออก ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าพลังงานภายในของสสาร (อีเทอร์) เพิ่มขึ้น หลังจากนั้นอุณหภูมิก็เปลี่ยนไปในขณะเดียวกันก็เดือด

พลังงานภายในที่เพิ่มขึ้นเกิดขึ้นเนื่องจากงานที่ทำเมื่อท่อถูกถูด้วยเชือก

ดังที่เราทราบ ความร้อนของร่างกายอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการกระแทก การงอ หรือการยืดออก หรือพูดง่ายๆ ก็คือระหว่างการเปลี่ยนรูป จากตัวอย่างทั้งหมดที่ให้มา พลังงานภายในของร่างกายเพิ่มขึ้น

ดังนั้นพลังงานภายในร่างกายจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการทำงานกับร่างกาย

หากร่างกายทำงานเอง พลังงานภายในจะลดลง

ลองพิจารณาการทดลองอื่น

เราสูบลมเข้าไปในภาชนะแก้วที่มีผนังหนาและปิดด้วยจุกปิดผ่านรูที่ทำขึ้นเป็นพิเศษ

หลังจากนั้นครู่หนึ่งจุกไม้ก๊อกก็จะลอยออกจากเรือ ทันทีที่จุกบินออกจากตัวเรือเราจะมองเห็นการก่อตัวของหมอก ผลที่ตามมาคือการก่อตัวของมันทำให้อากาศในถังเย็นลง อากาศอัดที่อยู่ในถังจะทำงานในระดับหนึ่งเมื่อดันปลั๊กออก เขาทำงานนี้เพราะพลังงานภายในของเขาลดลง ข้อสรุปเกี่ยวกับการลดลงของพลังงานภายในสามารถสรุปได้จากการระบายความร้อนของอากาศในถัง ดังนั้น, พลังงานภายในร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการทำงานบางอย่าง

อย่างไรก็ตามพลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงไปได้อีกทางหนึ่งโดยไม่ต้องทำงาน ลองพิจารณาตัวอย่าง: น้ำในกาต้มน้ำที่วางอยู่บนเตากำลังเดือด อากาศตลอดจนวัตถุอื่นๆ ในห้องได้รับความร้อนจากหม้อน้ำส่วนกลาง ในกรณีเช่นนี้พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้นเพราะว่า อุณหภูมิร่างกายเพิ่มขึ้น แต่งานยังไม่เสร็จ ดังนั้นเราจึงสรุป การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในอาจไม่เกิดขึ้นเนื่องจากผลงานจำนวนหนึ่ง

ลองดูอีกตัวอย่างหนึ่ง

วางเข็มถักโลหะลงในแก้วน้ำ พลังงานจลน์ของโมเลกุลน้ำร้อนมีค่ามากกว่าพลังงานจลน์ของอนุภาคโลหะเย็น โมเลกุลของน้ำร้อนจะถ่ายโอนพลังงานจลน์บางส่วนไปยังอนุภาคโลหะเย็น ดังนั้นพลังงานของโมเลกุลของน้ำจะลดลงในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ในขณะที่พลังงานของอนุภาคโลหะจะเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของน้ำจะลดลง และอุณหภูมิของเข็มถักจะช้าลง จะเพิ่มขึ้น. ในอนาคตความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของเข็มถักกับน้ำจะหายไป จากประสบการณ์นี้ เราจึงเห็นการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในของร่างกายต่างๆ เราสรุป: พลังงานภายในของวัตถุต่างๆ เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการถ่ายเทความร้อน

กระบวนการแปลงพลังงานภายในโดยไม่ต้องทำงานเฉพาะกับร่างกายหรือร่างกายเรียกว่า การถ่ายเทความร้อน.

ยังมีคำถามอยู่ใช่ไหม? ไม่รู้จะทำการบ้านยังไง?
เพื่อขอความช่วยเหลือจากครูสอนพิเศษ -.
บทเรียนแรกฟรี!

blog.site เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มาดั้งเดิม

บทเรียนฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 ในหัวข้อ "พลังงานภายใน วิถีแห่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน"

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

• การก่อตัวของแนวคิด "พลังงานภายในของร่างกาย" ตาม MCT ของโครงสร้างของสสาร
• ทำความคุ้นเคยกับวิธีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในร่างกาย
• การก่อตัวของแนวคิดเรื่อง “การถ่ายเทความร้อน” และความสามารถในการประยุกต์ความรู้เกี่ยวกับ MCT ของโครงสร้างของสสารในการอธิบายปรากฏการณ์ทางความร้อน
• พัฒนาความสนใจในวิชาฟิสิกส์ด้วยการสาธิตตัวอย่างที่น่าสนใจของการปรากฏปรากฏการณ์ทางความร้อนในธรรมชาติและเทคโนโลยี
• เหตุผลความจำเป็นในการศึกษาปรากฏการณ์ทางความร้อนเพื่อประยุกต์ความรู้นี้ในชีวิตประจำวัน
• การพัฒนาความสามารถด้านสารสนเทศและการสื่อสารของนักศึกษา

ประเภทบทเรียน บทเรียนรวม.

ประเภทของบทเรียน บทเรียน - การนำเสนอ

รูปแบบบทเรียนการสนทนาเชิงโต้ตอบ การทดลองสาธิต เรื่องราว งานอิสระ

แบบฟอร์มการทำงานของนักศึกษาการทำงานเป็นทีม งานเดี่ยว งานกลุ่ม

อุปกรณ์: การนำเสนอทางอิเล็กทรอนิกส์ “พลังภายใน” วิธีเปลี่ยนพลังงานภายใน" คอมพิวเตอร์ โปรเจคเตอร์

ในระหว่างเรียน

เวลาจัดงาน.สวัสดีตอนบ่าย วันนี้ในบทเรียนเราจะมาทำความรู้จักกับพลังงานประเภทอื่น ค้นหาว่ามันขึ้นอยู่กับอะไรและจะเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร

อัพเดทความรู้.

• การทำซ้ำแนวคิดพื้นฐาน พลังงาน พลังงานจลน์และพลังงานศักย์ งานเครื่องกล

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

ครู - นอกจากแนวคิดที่กล่าวมาข้างต้นแล้วยังควรจำไว้ว่ามีสองประเภทพลังงานกลสามารถแปลงร่าง (เปลี่ยนผ่าน) เข้าหากันได้ เช่น เมื่อร่างกายล้มลง พิจารณาลูกบอลที่ตกลงมาอย่างอิสระ เห็นได้ชัดว่าเมื่อตกลงมา ความสูงเหนือพื้นผิวจะลดลงและความเร็วเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าพลังงานศักย์ลดลงและพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น ควรเข้าใจว่ากระบวนการทั้งสองนี้ไม่ได้เกิดขึ้นแยกจากกัน แต่เชื่อมโยงถึงกันและพวกเขาบอกว่าเป็นเช่นนั้นพลังงานศักย์กลายเป็นพลังงานจลน์.

เพื่อให้เข้าใจว่าพลังงานภายในของร่างกายคืออะไร จำเป็นต้องตอบคำถามต่อไปนี้ ร่างกายทั้งหมดทำมาจากอะไร?

นักเรียน - วัตถุประกอบด้วยอนุภาคที่เคลื่อนที่อย่างโกลาหลอย่างต่อเนื่องและมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

ครู - และหากพวกมันเคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์กัน พวกมันก็มีพลังงานจลน์และศักย์ซึ่งประกอบขึ้นเป็นพลังงานภายใน

นักเรียน. ปรากฎว่าร่างกายทุกคนมีพลังงานภายในเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าอุณหภูมิควรจะเท่ากัน แต่นี่ไม่เป็นเช่นนั้น

ครู. ไม่แน่นอน ร่างกายมีพลังงานภายในที่แตกต่างกัน และเราจะพยายามค้นหาว่าพลังงานภายในของร่างกายขึ้นอยู่กับอะไร และอะไรไม่ขึ้นอยู่กับ

คำนิยาม.

พลังงานจลน์การเคลื่อนที่ของอนุภาคและพลังงานศักย์ปฏิสัมพันธ์ของพวกเขาประกอบขึ้นพลังงานภายในของร่างกาย.

พลังงานภายในแสดงโดยและวัดได้เช่นเดียวกับพลังงานประเภทอื่นๆ ในหน่วย J (จูล)

ดังนั้นเราจึงมีสูตรพลังงานภายในร่างกายดังนี้- ใต้ไหน. หมายถึงพลังงานจลน์ของอนุภาคในร่างกายและโดย– พลังงานศักย์ของพวกเขา

จำบทเรียนก่อนหน้านี้ซึ่งเราได้พูดถึงความจริงที่ว่าการเคลื่อนไหวของอนุภาคของร่างกายนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยอุณหภูมิของมัน ในทางกลับกัน พลังงานภายในของร่างกายนั้นสัมพันธ์กับธรรมชาติ (กิจกรรม) ของการเคลื่อนไหวของ อนุภาค ดังนั้นพลังงานภายในและอุณหภูมิจึงเป็นแนวคิดที่สัมพันธ์กัน เมื่ออุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้น พลังงานภายในก็เพิ่มขึ้นด้วย และเมื่อมันลดลง พลังงานก็จะลดลง

เราพบว่าพลังงานภายในร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้ มาดูวิธีเปลี่ยนพลังงานภายในร่างกายกัน

คุณคุ้นเคยกับแนวคิดเกี่ยวกับงานทางกลของร่างกายแล้ว มันเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของร่างกายเมื่อมีการใช้แรงบางอย่างกับมัน หากทำงานทางกล พลังงานของร่างกายจะเปลี่ยนไป และอาจกล่าวได้เช่นเดียวกันโดยเฉพาะเกี่ยวกับพลังงานภายในของร่างกาย สะดวกในการพรรณนาสิ่งนี้ในแผนภาพ:

ครู ผู้คนรู้จักวิธีการเพิ่มพลังงานภายในร่างกายผ่านการเสียดสีมาตั้งแต่สมัยโบราณ นี่คือวิธีที่ผู้คนก่อไฟ เมื่อทำงานในเวิร์กช็อป เช่น กลึงชิ้นส่วนด้วยไฟล์ คุณจะสังเกตอะไรได้บ้าง -อะไหล่เริ่มร้อน- เมื่อบุคคลเป็นหวัด เขาเริ่มตัวสั่นโดยไม่สมัครใจ ทำไมคุณถึงคิด? -เมื่อตัวสั่นจะเกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อ เนื่องจากการทำงานของกล้ามเนื้อทำให้พลังงานภายในร่างกายเพิ่มขึ้นและอุ่นขึ้น- ได้ข้อสรุปอะไรจากสิ่งที่กล่าวมา?

นักเรียน - พลังงานภายในร่างกายเปลี่ยนแปลงเมื่อทำงานเสร็จ หากร่างกายทำงาน พลังงานภายในก็จะลดลง และหากทำงานเสร็จแล้ว พลังงานภายในก็จะเพิ่มขึ้น

ครู - ในด้านเทคโนโลยี อุตสาหกรรม และการปฏิบัติในชีวิตประจำวัน เราเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงในพลังงานภายในของร่างกายอย่างต่อเนื่องเมื่อปฏิบัติงาน: การให้ความร้อนแก่ร่างกายในระหว่างการตีขึ้นรูป ระหว่างการกระแทก ทำงานโดยใช้ลมอัดหรือไอน้ำ.

ผ่อนคลายสักหน่อยแล้วเรียนรู้ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจจากประวัติศาสตร์ปรากฏการณ์ทางความร้อน (นักเรียนสองคนส่งข้อความสั้น ๆ ที่เตรียมไว้ล่วงหน้า)

ข้อความที่ 1. ปาฏิหาริย์เกิดขึ้นได้อย่างไร

เฮรอนแห่งอเล็กซานเดรีย ช่างเครื่องชาวกรีกโบราณ ผู้ประดิษฐ์น้ำพุตามชื่อของเขา ได้เล่าถึงวิธีการอันชาญฉลาดสองวิธีที่นักบวชชาวอียิปต์หลอกลวงผู้คนให้เชื่อในปาฏิหาริย์
ในรูปที่ 1 คุณเห็นแท่นบูชาโลหะกลวง และข้างใต้มีกลไกที่ซ่อนอยู่ในดันเจี้ยนที่จะเคลื่อนประตูวิหาร แท่นบูชายืนอยู่ข้างนอก เมื่อมีการจุดไฟ อากาศภายในแท่นบูชาเนื่องจากความร้อน ทำให้เกิดแรงกดดันต่อน้ำในภาชนะที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นมากขึ้น จากเรือน้ำจะถูกดันออกผ่านท่อแล้วเทลงในถังซึ่งเมื่อลดลงจะเป็นการเปิดใช้งานกลไกที่หมุนประตู (รูปที่ 2) ผู้ชมที่ประหลาดใจไม่รู้สิ่งติดตั้งที่ซ่อนอยู่ใต้พื้น มองเห็น “ปาฏิหาริย์” ต่อหน้าพวกเขา ทันทีที่ไฟลุกโชนบนแท่นบูชา ประตูวิหาร “ฟังคำอธิษฐานของปุโรหิต” ก็สลายไป ถ้าด้วยตัวเอง...

เผยให้เห็น "ปาฏิหาริย์" ของนักบวชชาวอียิปต์: ประตูวิหารถูกเปิดโดยการเผาบูชายัญ

ข้อความ 2. ปาฏิหาริย์เกิดขึ้นได้อย่างไร

ปาฏิหาริย์ในจินตนาการอีกอย่างหนึ่งที่นักบวชทำแสดงไว้ในรูปที่. 3. เมื่อเปลวไฟลุกโชนบนแท่นบูชา อากาศขยายตัว ขจัดน้ำมันออกจากอ่างเก็บน้ำด้านล่างลงในท่อที่ซ่อนอยู่ภายในร่างของปุโรหิต แล้วน้ำมันก็เติมลงในไฟอย่างอัศจรรย์... แต่ทันทีที่ นักบวชที่ดูแลแท่นบูชานี้ถอดปลั๊กออกจากอ่างเก็บน้ำฝาอย่างเงียบ ๆ - และการเทน้ำมันก็หยุดลง (เพราะอากาศส่วนเกินหลุดรอดผ่านรูได้อย่างอิสระ) นักบวชใช้กลอุบายนี้เมื่อเครื่องบูชาของผู้สักการะมีน้อยเกินไป

ครู. เราทุกคนคุ้นเคยกับชายามเช้ามากแค่ไหน! เป็นการดีมากที่ได้ชงชา เทน้ำตาลลงในถ้วยแล้วดื่มเล็กน้อยด้วยช้อนอันเล็ก สิ่งเดียวที่ไม่ดี - ช้อนร้อนเกินไป! เกิดอะไรขึ้นกับช้อน? ทำไมอุณหภูมิของเธอถึงสูงขึ้น? เหตุใดพลังงานภายในของเธอจึงเพิ่มขึ้น? เราทำงานเสร็จแล้วหรือยัง?

นักเรียน - ไม่พวกเขาไม่ได้

ครู - เรามาดูกันว่าเหตุใดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในจึงเกิดขึ้น

ในตอนแรก อุณหภูมิของน้ำจะสูงกว่าอุณหภูมิของช้อน ดังนั้น ความเร็วของโมเลกุลของน้ำจึงมากกว่า ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลของน้ำมีพลังงานจลน์มากกว่าอนุภาคของโลหะที่ใช้ในการผลิตช้อน เมื่อพวกมันชนกับอนุภาคโลหะ โมเลกุลของน้ำจะถ่ายเทพลังงานส่วนหนึ่งไปให้พวกมัน และพลังงานจลน์ของอนุภาคโลหะจะเพิ่มขึ้น และพลังงานจลน์ของโมเลกุลน้ำจะลดลง วิธีการเปลี่ยนพลังงานภายในร่างกายนี้เรียกว่าการถ่ายเทความร้อน - ในชีวิตประจำวันของเราเรามักจะเจอปรากฏการณ์นี้ ตัวอย่างเช่น ในน้ำ เมื่อนอนบนพื้นหรือในหิมะ ร่างกายจะเย็นลง ซึ่งอาจนำไปสู่โรคหวัดหรืออาการบวมเป็นน้ำเหลืองได้ ในช่วงที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรง เป็ดจะปีนลงไปในน้ำด้วยความเต็มใจ ทำไมคุณถึงคิด? -ในช่วงที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรง อุณหภูมิของน้ำจะสูงกว่าอุณหภูมิอากาศโดยรอบอย่างมาก ดังนั้น นกจะเย็นลงในน้ำน้อยกว่าในอากาศ) การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นได้หลายวิธี แต่เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในบทเรียนหน้า

ดังนั้นจึงมีสองวิธีในการเปลี่ยนพลังงานภายใน ที่?

นักเรียน - ประสิทธิภาพการทำงานและการถ่ายเทความร้อน

การรวมเนื้อหาที่ศึกษามาดูกันว่าคุณได้เรียนรู้เนื้อหาใหม่จากบทเรียนวันนี้ดีแค่ไหน. ฉันจะถามคำถามและคุณจะพยายามตอบคำถามเหล่านั้น

คำถามที่ 1 - เทน้ำเย็นลงในแก้วหนึ่งและเทน้ำเดือดในปริมาณเท่ากันลงในแก้วอีกแก้ว น้ำในแก้วไหนมีพลังงานภายในมากกว่ากัน? (ในวินาทีนั้นเพราะว่าอุณหภูมิมันสูงขึ้น)

คำถามที่ 2. แท่งทองแดงสองแท่งมีอุณหภูมิเท่ากัน แต่มวลของแท่งหนึ่งคือ 1 กก. และอีกแท่งคือ 0.5 กก. แท่งทั้งสองที่ให้มาอันไหนมีพลังงานภายในมากกว่า? (อันแรกเพราะมีมวลมากกว่า)

คำถามที่ 3. ค้อนจะร้อนเมื่อถูกทุบ เช่น บนทั่งตีเหล็ก และเมื่อถูกแสงแดดในวันฤดูร้อน บอกวิธีเปลี่ยนพลังงานภายในของค้อนในทั้งสองกรณี (ในกรณีแรกงานเสร็จสิ้นและในกรณีที่สองคือการถ่ายเทความร้อน)

คำถามที่ 4 - เทน้ำลงในแก้วโลหะ ข้อใดต่อไปนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของน้ำ (13)

1. ต้มน้ำบนเตาร้อน
2. ทำงานบนน้ำโดยนำมันไปข้างหน้าพร้อมกับแก้วน้ำ
3. ทำงานบนน้ำโดยผสมกับเครื่องผสม

ครู - และตอนนี้ฉันขอแนะนำให้คุณทำงานด้วยตัวเอง (นักเรียนแบ่งออกเป็น 6 กลุ่มและงานต่อไปจะดำเนินการเป็นกลุ่ม) ด้านหน้าของคุณมีกระดาษแผ่นหนึ่งซึ่งมีงานสามอย่าง

แบบฝึกหัดที่ 1 สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายในปรากฏการณ์ต่อไปนี้:

1. น้ำร้อนด้วยหม้อไอน้ำ
2. ทำให้อาหารเย็นอยู่ในตู้เย็น
3. การจุดไฟของไม้ขีดเมื่อชนกับกล่อง
4. ความร้อนและการเผาไหม้ที่รุนแรงของดาวเทียมโลกเทียมเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นต่ำกว่า
5. หากคุณงอลวดอย่างรวดเร็วในที่เดิมโดยเริ่มจากทิศทางเดียวจากนั้นไปอีกด้านหนึ่งสถานที่นี้จะร้อนมาก
6. ทำอาหาร;
7. หากคุณไถลลงเสาหรือเชือกอย่างรวดเร็ว คุณสามารถเผามือของคุณได้
8. ทำความร้อนน้ำในสระในวันฤดูร้อน
9. เมื่อตอกตะปู หัวของมันจะร้อนขึ้น
10. ไม้ขีดจะสว่างขึ้นเมื่อวางลงในเปลวเทียน

สำหรับสองกลุ่ม – มีแรงเสียดทาน อีกสองกลุ่ม - ระหว่างการกระแทก และอีกสองกลุ่ม - ระหว่างการบีบอัด

การสะท้อน.

• วันนี้คุณเรียนรู้สิ่งใหม่หรือน่าสนใจอะไรบ้างในชั้นเรียน?
• คุณเรียนรู้เนื้อหาที่คุณครอบคลุมได้อย่างไร?
• ความยากลำบากคืออะไร? คุณจัดการเพื่อเอาชนะพวกเขาได้หรือไม่?
• ความรู้ที่คุณได้รับในบทเรียนวันนี้จะเป็นประโยชน์กับคุณหรือไม่?

สรุปบทเรียน.วันนี้เรามาทำความรู้จักกับแนวคิดพื้นฐานของหัวข้อ “ปรากฏการณ์ความร้อน” พลังงานภายในและการถ่ายเทความร้อน และเริ่มคุ้นเคยกับวิธีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกาย ความรู้ที่ได้รับจะช่วยคุณอธิบายและทำนายกระบวนการทางความร้อนที่คุณจะพบในชีวิต

การบ้าน- § 2, 3. งานทดลอง:

1. ใช้เทอร์โมมิเตอร์ที่บ้านเพื่อวัดอุณหภูมิของน้ำที่เทลงในขวดหรือขวด
   ปิดภาชนะให้แน่นแล้วเขย่าแรงๆ เป็นเวลา 10-15 นาที จากนั้นจึงวัดอุณหภูมิอีกครั้ง
   เพื่อป้องกันการถ่ายเทความร้อนจากมือ ให้สวมถุงมือหรือห่อภาชนะด้วยผ้าเช็ดตัว
   คุณใช้วิธีการใดในการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน? อธิบาย.
2. ใช้หนังยางผูกด้วยวงแหวน ติดไว้ที่หน้าผากและสังเกตอุณหภูมิ ใช้นิ้วจับยาง ยืดออกแรงหลายๆ ครั้ง และเมื่อยืดออก ให้กดอีกครั้งที่หน้าผาก สรุปเกี่ยวกับอุณหภูมิและสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

ดูตัวอย่าง:

หากต้องการใช้การแสดงตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชี Google และลงชื่อเข้าใช้: