في أي الحالات تنخفض الطاقة الداخلية للجسم؟ طرق تغيير الطاقة الداخلية – هايبر ماركت المعرفة

1. هناك نوعان من الطاقة الميكانيكية: الحركية والمحتملة. أي جسم متحرك لديه طاقة حركية؛ فهو يتناسب طرديا مع كتلة الجسم ومربع سرعته. الأجسام التي تتفاعل مع بعضها البعض لديها طاقة محتملة. تتناسب الطاقة الكامنة لجسم يتفاعل مع الأرض بشكل مباشر مع كتلته والمسافة بينهما
هو وسطح الأرض.

يُطلق على مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة لجسم ما اسم الطاقة الميكانيكية الإجمالية. وبالتالي فإن إجمالي الطاقة الميكانيكية يعتمد على سرعة حركة الجسم وعلى موقعه بالنسبة للجسم الذي يتفاعل معه.

إذا كان لدى الجسم طاقة، فإنه يمكنه بذل شغل. عند الانتهاء من العمل، تتغير طاقة الجسم. قيمة الشغل تساوي التغير في الطاقة.

2. إذا تم ضخ الهواء في جرة سميكة الجدران مغلقة بسدادة، فإن الجزء السفلي منها مغطى بالماء (الشكل 67)، فبعد مرور بعض الوقت، ستطير السدادة من الجرة وسيتشكل الضباب في الجرة.

ويفسر ذلك وجود بخار ماء في هواء الجرة يتشكل عندما يتبخر الماء. ظهور الضباب يعني تحول البخار إلى ماء، أي. مكثفة، ويمكن أن يحدث هذا عندما تنخفض درجة الحرارة. ونتيجة لذلك، انخفضت درجة حرارة الهواء في الجرة.

والسبب في ذلك هو ما يلي. طار الفلين من الجرة لأن الهواء هناك أثر عليه بقوة معينة. الهواء يعمل عندما خرج القابس. ومن المعلوم أن الجسم يستطيع أن يبذل شغلاً إذا توفرت له الطاقة. ولذلك، فإن الهواء الموجود في الجرة لديه طاقة.

ومع أداء الهواء للعمل، انخفضت درجة حرارته وتغيرت حالته. في الوقت نفسه، لم تتغير الطاقة الميكانيكية للهواء: لم تتغير سرعتها ولا موقعها بالنسبة للأرض. وبالتالي، لم يتم العمل بسبب الميكانيكية، ولكن بسبب الطاقة الأخرى. هذه الطاقة الطاقة الداخليةالهواء في الجرة.

3. الطاقة الداخلية للجسم هي مجموع الطاقة الحركية لحركة جزيئاته والطاقة الكامنة لتفاعلها.

تمتلك الجزيئات طاقة حركية \((E_к) \) ، لأنها في حالة حركة، وطاقة وضع \((E_п) \) ، لأنها تتفاعل.

يُشار إلى الطاقة الداخلية بالحرف \(U\) . وحدة الطاقة الداخلية هي 1 جول (1 جول).

\[ U=E_к+E_п \]

4. كلما زادت سرعة حركة الجزيئات، ارتفعت درجة حرارة الجسم، وبالتالي تعتمد الطاقة الداخلية على درجة حرارة الجسم. لتحويل مادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، على سبيل المثال، لتحويل الجليد إلى ماء، تحتاج إلى تزويدها بالطاقة. وبالتالي، سيكون للماء طاقة داخلية أكبر من الجليد الذي له نفس الكتلة، وبالتالي، تعتمد الطاقة الداخلية على حالة تجميع الجسم.

إن الطاقة الداخلية للجسم لا تعتمد على حركته ككل وعلى تفاعله مع الأجسام الأخرى. وبالتالي، فإن الطاقة الداخلية للكرة الملقاة على الطاولة وعلى الأرض هي نفسها، وكذلك الكرة الثابتة والمتدحرجة على الأرض (إذا أهملنا بالطبع مقاومة حركتها).

يمكن الحكم على التغير في الطاقة الداخلية من خلال قيمة العمل المنجز. بالإضافة إلى ذلك، بما أن الطاقة الداخلية للجسم تعتمد على درجة حرارته، فيمكن استخدام التغير في درجة حرارة الجسم للحكم على التغير في طاقته الداخلية.

5. يمكن تغيير الطاقة الداخلية عن طريق بذل العمل. وهكذا، في التجربة الموصوفة، انخفضت الطاقة الداخلية للهواء وبخار الماء في الجرة أثناء قيامهما بعملية دفع السدادة للخارج. وفي الوقت نفسه انخفضت درجة حرارة الهواء وبخار الماء، كما يتضح من ظهور الضباب.

إذا ضربت قطعة من الرصاص عدة مرات بمطرقة، فيمكنك حتى أن تعرف عن طريق اللمس أن قطعة الرصاص ستسخن. وبالتالي، زادت طاقته الداخلية، وكذلك الطاقة الداخلية للمطرقة. حدث هذا لأن الشغل تم على قطعة من الرصاص.

إذا بذل الجسم نفسه شغلاً فإن طاقته الداخلية تنخفض، وإذا بذل شغل عليه فإن طاقته الداخلية تزيد.

إذا قمت بصب الماء الساخن في كوب من الماء البارد، فإن درجة حرارة الماء الساخن سوف تنخفض، وسوف ترتفع درجة حرارة الماء البارد. وفي هذه الحالة لا يبذل أي شغل، بل تتناقص الطاقة الداخلية للماء الساخن، كما يتضح من انخفاض درجة حرارته.

وبما أن درجة حرارة الماء الساخن في البداية كانت أعلى من درجة حرارة الماء البارد، فإن الطاقة الداخلية للماء الساخن تكون أكبر. وهذا يعني أن جزيئات الماء الساخن لديها طاقة حركية أكبر من جزيئات الماء البارد. وتنقل جزيئات الماء الساخن هذه الطاقة إلى جزيئات الماء البارد أثناء التصادمات، وتزداد الطاقة الحركية لجزيئات الماء البارد. تنخفض الطاقة الحركية لجزيئات الماء الساخن.

في المثال المذكور، لا يتم تنفيذ العمل الميكانيكي؛ تتغير الطاقة الداخلية للأجسام انتقال الحرارة.

نقل الحرارة هو طريقة تغيير الطاقة الداخلية لجسم ما عن طريق نقل الطاقة من جزء من الجسم إلى آخر أو من جسم إلى آخر دون بذل شغل.

الجزء 1

1. يتم تحديد الطاقة الداخلية للغاز في وعاء مغلق ذو حجم ثابت بواسطة

1) الحركة الفوضوية لجزيئات الغاز
2) حركة الوعاء بأكمله بالغاز
3) تفاعل الوعاء مع الغاز والأرض
4) عمل القوى الخارجية على سفينة بها غاز

2. تعتمد الطاقة الداخلية للجسم على

أ) وزن الجسم
ب) وضعية الجسم بالنسبة لسطح الأرض
ب) سرعة حركة الجسم (في حالة عدم الاحتكاك)

اجابة صحيحة

1) أ فقط
2) ب فقط
3) ب فقط
4) فقط ب و ج

3. الطاقة الداخلية للجسم لا تعتمد عليها

أ) درجة حرارة الجسم
ب) وزن الجسم
ب) وضعية الجسم بالنسبة لسطح الأرض

اجابة صحيحة

1) أ فقط
2) ب فقط
3) ب فقط
4) فقط أ و ب

4. كيف تتغير الطاقة الداخلية للجسم عند تسخينه؟

1) يزيد
2) النقصان
3) في الغازات يزداد، وفي المواد الصلبة والسوائل لا يتغير
4) بالنسبة للغازات لا تتغير، وبالنسبة للمواد الصلبة والسوائل فإنها تزيد

5. الطاقة الداخلية للعملة تزداد إذا

1) الحرارة في الماء الساخن
2) تزج في الماء بنفس درجة الحرارة
3) جعلها تتحرك بسرعة معينة
4) ترتفع فوق سطح الأرض

6. كوب واحد من الماء موضوع على طاولة في الغرفة، وكوب آخر من الماء بنفس الكتلة ونفس درجة الحرارة موضوع على رف معلق على ارتفاع 80 سم بالنسبة إلى الطاولة. الطاقة الداخلية لكوب من الماء على الطاولة هي

1) الطاقة الداخلية للمياه على الرف
2) المزيد من الطاقة الداخلية للمياه على الرف
3) طاقة داخلية أقل للمياه على الرف
4) يساوي الصفر

7. وبعد غمر الجزء الساخن في الماء البارد، تنطلق الطاقة الداخلية

1) سيزداد كلا الجزأين والماء
2) سينخفض كلا الجزأين والماء
3) ستقل الأجزاء ويكثر الماء
4) ستزداد الأجزاء وينقص الماء

8. يوجد كوب واحد من الماء على الطاولة في الغرفة، وكوب آخر من الماء له نفس الكتلة ونفس درجة الحرارة في طائرة تطير بسرعة 800 كم/ساعة. الطاقة الداخلية للماء في الطائرة

1) تساوي الطاقة الداخلية للماء في الغرفة
2) المزيد من الطاقة الداخلية للمياه في الغرفة
3) طاقة داخلية أقل من الماء في الغرفة
4) يساوي الصفر

9. بعد سكب الماء الساخن في كوب واقف على الطاولة، تولد الطاقة الداخلية

1) زيادة الأكواب والماء
2)نقصت الأكواب والماء
3) نقصت الأكواب وزاد الماء
4) زادت الأكواب ونقصت المياه

10. يمكن زيادة درجة حرارة الجسم إذا

أ- اعمل على ذلك.
ب. أعطيه بعض الدفء.

اجابة صحيحة

1) أ فقط
2) ب فقط
3) كل من أ و ب
4) لا أ ولا ب

11. يتم تبريد كرة الرصاص في الثلاجة. كيف تتغير الطاقة الداخلية للكرة وكتلتها وكثافة مادة الكرة؟ لكل كمية فيزيائية، حدد طبيعة التغير المقابلة لها. اكتب الأعداد المختارة لكل كمية فيزيائية في الجدول. قد تتكرر الأرقام الموجودة في الإجابة.

الكمية المادية
أ) الطاقة الداخلية
ب) الكتلة
ب) الكثافة

طبيعة التغيير
1) يزيد
2) النقصان
3) لا يتغير

12. يتم ضخ الهواء في الزجاجة، مغلقة بإحكام بسدادة. في مرحلة ما يطير الفلين من الزجاجة. ماذا يحدث لحجم الهواء وطاقته الداخلية ودرجة حرارته؟ لكل كمية فيزيائية حدد طبيعة تغيرها. اكتب الأعداد المختارة لكل كمية فيزيائية في الجدول. قد تتكرر الأرقام الموجودة في الإجابة.

الكمية المادية
أ) الحجم
ب) الطاقة الداخلية
ب) درجة الحرارة

طبيعة التغيير
1) يزيد
2) النقصان
3) لا يتغير

الإجابات

لذلك، بتغيير درجة حرارة الجسم، فإننا نغير طاقته الداخلية. عندما يسخن الجسم تزداد طاقته الداخلية، وعندما يبرد تقل.

دعونا نقوم بالتجربة. نعلق أنبوبًا نحاسيًا ذو جدران رقيقة على الحامل. صب بعض الأثير فيه وأغلقه بإحكام بسدادة. الآن دعونا نلف حبلًا حول الأنبوب ونبدأ في فرك الأنبوب به، ونسحبه بسرعة داخل الحبل في اتجاه أو آخر. بعد مرور بعض الوقت، ستزداد الطاقة الداخلية للأنبوب مع الأثير لدرجة أن الأثير سيغلي وسيقوم البخار الناتج بدفع السدادة (الشكل 60).

وهذه التجربة تظهر ذلك يمكن تغيير الطاقة الداخلية للجسم عن طريق بذل شغل على الجسم، وخاصة عن طريق الاحتكاك.

من خلال تغيير الطاقة الداخلية لقطعة من الخشب من خلال الاحتكاك، أشعل أسلافنا النار. درجة حرارة اشتعال الخشب هي 250 درجة مئوية. لذلك، للحصول على النار، تحتاج إلى فرك قطعة واحدة من الخشب على أخرى حتى تصل درجة حرارتها إلى هذه القيمة. هل هذا سهل؟ عندما حاول أبطال رواية "الجزيرة الغامضة" للكاتب جول فيرن إشعال النار بهذه الطريقة، لم ينجحوا.

"إذا كان من الممكن تحويل الطاقة التي استهلكها نيب وبينكروف إلى حرارة، فمن المحتمل أن تكون كافية لتسخين غلاية باخرة تبحر في المحيط، لكن نتيجة جهودهم كانت صفرًا، ومع ذلك، فقد ارتفعت درجة حرارة قطع الخشب. ولكن أقل بكثير من المشاركين أنفسهم في هذه العملية.

وبعد ساعة من العمل، كان بنكروفت غارقًا في العرق وألقى قطع الخشب بعيدًا وهو منزعج قائلاً:
- لا تقل لي أن المتوحشين يشعلون النار بهذه الطريقة! أفضل أن أصدق أن الثلج يتساقط في الصيف. ربما يكون من الأسهل إشعال كفيك عن طريق فركهما ببعضهما البعض.

كان سبب فشلهم هو أن النار لا يمكن أن تنتج بمجرد فرك قطعة من الخشب بأخرى، ولكن عن طريق الحفر في لوح خشبي بعصا حادة (الشكل 61). وبعد ذلك، وببعض المهارة، يمكنك زيادة درجة الحرارة في مقبس العصا بمقدار 20 درجة مئوية في ثانية واحدة. ولإحضار العصا إلى الاحتراق، سوف يستغرق الأمر 250/20 = 12.5 ثانية فقط!

وحتى اليوم، «يشعل» كثير من الناس النار عن طريق الاحتكاك — عن طريق فرك أعواد الثقاب بعلبة الثقاب. منذ متى ظهرت المباريات؟ بدأ إنتاج أول أعواد ثقاب (الفوسفور) في الثلاثينيات. القرن التاسع عشر يشتعل الفوسفور عند درجة حرارة منخفضة إلى حد ما - تصل إلى 60 درجة مئوية فقط. لذلك، من أجل إشعال عود ثقاب من الفوسفور، كان يكفي ضربه على أي سطح تقريبًا (بدءًا من أقرب جدار وانتهاءً بأعلى صندوق الأمتعة). ومع ذلك، كانت هذه المباريات خطيرة للغاية: فهي سامة، وبسبب سهولة احتراقها، غالبًا ما تسبب حرائق. تم اختراع أعواد الثقاب الآمنة (التي لا نزال نستخدمها حتى اليوم) في عام 1855 في السويد (ومن هنا اسمها "أعواد الثقاب السويدية"). يتم استبدال الفوسفور الموجود في هذه المباريات بمواد أخرى قابلة للاشتعال.

لذلك، عن طريق الاحتكاك يمكنك زيادة درجة حرارة المادة. القيام بأعمال على الجسم(على سبيل المثال، ضرب قطعة من الرصاص بمطرقة، أو ثني سلك وفكه، أو تحريك جسم على سطح جسم آخر، أو ضغط الغاز الموجود في أسطوانة باستخدام مكبس)، نزيد طاقتها الداخلية. إذا كان الجسد يقوم بالعمل بنفسه" (بسبب طاقته الداخلية) فتقل الطاقة الداخلية للجسم ويبرد الجسم.

دعونا نلاحظ هذا تجريبيا. خذ وعاءًا زجاجيًا سميك الجدران وأغلقه بإحكام بسدادة مطاطية بها ثقب. من خلال هذه الفتحة، باستخدام المضخة، سنبدأ في ضخ الهواء إلى الوعاء. بعد مرور بعض الوقت، سوف يطير الفلين بشكل صاخب من السفينة، وسيظهر الضباب في السفينة نفسها (الشكل 62). ظهور الضباب يعني أن الهواء في الوعاء أصبح أكثر برودة، وبالتالي انخفضت طاقته الداخلية. ويفسر ذلك حقيقة أن الهواء المضغوط الموجود في الوعاء، الذي يدفع السدادة، يعمل عن طريق تقليل طاقته الداخلية. ولذلك انخفضت درجة حرارة الهواء.

يمكن تغيير الطاقة الداخلية للجسم دون بذل شغل. على سبيل المثال، يمكن زيادتها عن طريق تسخين غلاية من الماء على الموقد أو وضع ملعقة في كوب من الشاي الساخن. ويتم تسخين المدفأة التي توقد فيها النار، وإضاءة سطح المنزل بالشمس وغيرها، وزيادة درجة حرارة الأجسام في جميع هذه الحالات تعني زيادة في طاقتها الداخلية، ولكن هذه الزيادة تحدث دون القيام بأي عمل .

يسمى التغير في الطاقة الداخلية للجسم دون بذل شغل التبادل الحراري. يحدث التبادل الحراري بين الأجسام (أو أجزاء من نفس الجسم) التي لها درجات حرارة مختلفة.

كيف، على سبيل المثال، يحدث انتقال الحرارة عندما تتلامس ملعقة باردة مع الماء الساخن؟ أولا، متوسط السرعة والطاقة الحركية لجزيئات الماء الساخن يفوق متوسط السرعة والطاقة الحركية لجزيئات المعدن الذي تصنع منه الملعقة. لكن في تلك الأماكن التي تتلامس فيها الملعقة مع الماء، تبدأ جزيئات الماء الساخن بنقل جزء من طاقتها الحركية إلى جزيئات الملعقة، وتبدأ في التحرك بشكل أسرع. تنخفض الطاقة الحركية لجزيئات الماء، وتزداد الطاقة الحركية لجزيئات الملعقة. جنبا إلى جنب مع الطاقة، تتغير درجة الحرارة أيضا: يبرد الماء تدريجيا، وتسخن الملعقة. تتغير درجة حرارتهما حتى تصبح واحدة عند كل من الماء والملعقة.

جزء من الطاقة الداخلية المنقولة من جسم إلى آخر أثناء التبادل الحراري يُشار إليه بحرف ويُسمى كمية من الحرارة.
س هي كمية الحرارة .

لا ينبغي الخلط بين كمية الحرارة ودرجة الحرارة. يتم قياس درجة الحرارة بالدرجات، ويتم قياس كمية الحرارة (مثل أي طاقة أخرى) بالجول.

عندما تتلامس الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة، يطلق الجسم الأكثر سخونة بعض الحرارة، ويستقبلها الجسم البارد.

إذن هناك طريقتان لتغيير الطاقة الداخلية: 1) يعملو 2) التبادل الحراري. عند تنفيذ أول هذه الطرق تتغير الطاقة الداخلية للجسم بمقدار الشغل المنجز أ، وعند تنفيذ الطريقة الثانية - بمقدار يساوي كمية الحرارة المنقولة س

ومن المثير للاهتمام أن كلتا الطريقتين يمكن أن تؤديا إلى نفس النتائج تمامًا. لذلك، من المستحيل تحديد أي من هذه الطرق تم تحقيق النتيجة النهائية بها. وبالتالي، عند أخذ إبرة حياكة فولاذية ساخنة من الطاولة، لن نتمكن من معرفة كيفية تسخينها - عن طريق الاحتكاك أو الاتصال بجسم ساخن. من حيث المبدأ، يمكن أن يكون واحدا أو آخر.

1. اذكر طريقتين لتغيير الطاقة الداخلية للجسم. 2. أعط أمثلة على زيادة الطاقة الداخلية لجسم من خلال بذل شغل عليه. 3. أعط أمثلة على زيادة وانخفاض الطاقة الداخلية للجسم نتيجة التبادل الحراري. 4. ما هي كمية الحرارة؟ كيف يتم تعيينه؟ 5. في أي وحدة يتم قياس كمية الحرارة؟ 6. ما هي الطرق التي يمكنك من خلالها إشعال النار؟ 7. متى بدأ إنتاج أعواد الثقاب؟

اضغط على عملة معدنية أو قطعة من ورق الألمنيوم على ورق مقوى أو قطعة من الخشب. بعد القيام بحركات 10 أولًا، ثم 20، وما إلى ذلك، في اتجاه أو آخر، لاحظ ما يحدث لدرجة حرارة الأجسام أثناء الاحتكاك. كيف يعتمد التغير في الطاقة الداخلية لجسم على مقدار الشغل المبذول؟

مقدمة من القراء من مواقع الإنترنت

منشورات الكترونية مجانية مكتبة الفيزياء دروس الفيزياء برنامج الفيزياء مذكرات دروس الفيزياء كتب الفيزياء المدرسية واجبات جاهزة

محتوى الدرس ملاحظات الدرسدعم إطار عرض الدرس وأساليب تسريع التقنيات التفاعلية يمارس المهام والتمارين ورش عمل الاختبار الذاتي، والتدريبات، والحالات، والمهام، والواجبات المنزلية، وأسئلة المناقشة، والأسئلة البلاغية من الطلاب الرسوم التوضيحية الصوت ومقاطع الفيديو والوسائط المتعددةصور فوتوغرافية، صور، رسومات، جداول، رسوم بيانية، فكاهة، نوادر، نكت، كاريكاتير، أمثال، أقوال، كلمات متقاطعة، اقتباسات الإضافات الملخصاتالمقالات والحيل لأسرّة الأطفال الفضوليين والكتب المدرسية الأساسية والإضافية للمصطلحات الأخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء من الكتاب المدرسي، وعناصر الابتكار في الدرس، واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثاليةخطة التقويم للسنة؛ توصيات منهجية؛ دروس متكاملة

كيفية تغيير الطاقة الميكانيكية للجسم؟ نعم، بسيط جدا. تغيير موقعه أو تسريعه. على سبيل المثال، ركل كرة أو ارفعها إلى أعلى من الأرض.

في الحالة الأولى، سنغير طاقة حركته، وفي الحالة الثانية، طاقة الوضع. ماذا عن الطاقة الداخلية؟ كيف تغير الطاقة الداخلية للجسم؟ أولا، دعونا معرفة ما هو عليه. الطاقة الداخلية هي الطاقة الحركية والمحتملة للجزيئات - وهي طاقة حركتها. وسرعة حركتهم، كما هو معروف، تعتمد على درجة الحرارة. أي أن الاستنتاج المنطقي هو أنه بزيادة درجة حرارة الجسم سنزيد من طاقته الداخلية. أسهل طريقة لزيادة درجة حرارة الجسم هي من خلال التبادل الحراري. عندما تتلامس أجسام ذات درجات حرارة مختلفة، فإن الجسم البارد يسخن على حساب الجسم الأكثر دفئا. في هذه الحالة، يبرد الجسم الأكثر دفئًا.

مثال يومي بسيط: تسخن ملعقة باردة في كوب من الشاي الساخن بسرعة كبيرة، بينما يبرد الشاي قليلاً. من الممكن زيادة درجة حرارة الجسم بطرق أخرى. ماذا نفعل جميعًا عندما تبرد وجوهنا أو أيدينا في الخارج؟ نحن ثلاثة منهم. عندما تحتك الأشياء، فإنها تسخن. كما أن الكائنات تسخن عند تعرضها للصدمات والضغط، أي بمعنى آخر، عند التفاعل. يعلم الجميع كيف تم إشعال النار في العصور القديمة - إما عن طريق فرك قطع الخشب ببعضها البعض، أو عن طريق ضرب الصوان بحجر آخر. وفي عصرنا أيضًا، تستخدم ولاعات السيليكون احتكاك قضيب معدني مع الصوان.

حتى الآن كنا نتحدث عن تغيير الطاقة الداخلية عن طريق تغيير الطاقة الحركية للجزيئات المكونة لها. ماذا عن الطاقة الكامنة لهذه الجسيمات نفسها؟ وكما هو معروف فإن الطاقة الكامنة للجسيمات هي طاقة مواقعها النسبية. وبالتالي، لتغيير الطاقة المحتملة لجزيئات الجسم، نحتاج إلى تشويه الجسم: الضغط، واللف، وما إلى ذلك، أي تغيير موقع الجزيئات بالنسبة لبعضها البعض. يتم تحقيق ذلك من خلال التأثير على الجسم. نحن نغير سرعة الأجزاء الفردية من الجسم، أي أننا نقوم بالعمل عليها.

وهكذا فإن جميع حالات التأثير على الجسم من أجل تغيير طاقته الداخلية تتحقق بطريقتين. إما بنقل الحرارة إليه أي نقل الحرارة، وإما بتغيير سرعة جزيئاته أي بذل شغل على الجسم.

أمثلة على التغيرات في الطاقة الداخلية- هذه هي جميع العمليات التي تحدث في العالم تقريبًا. لا تتغير الطاقة الداخلية للجزيئات في حالة عدم حدوث أي شيء على الإطلاق للجسم، وهو أمر نادر للغاية، كما ترى - قانون الحفاظ على الطاقة ساري المفعول. هناك شيء ما يحدث حولنا طوال الوقت. حتى مع الأشياء التي لا يحدث شيء للوهلة الأولى، تحدث في الواقع تغييرات مختلفة غير مرئية بالنسبة لنا: تغيرات طفيفة في درجة الحرارة، وتشوهات طفيفة، وما إلى ذلك. ينحني الكرسي تحت ثقلنا، وتتغير درجة حرارة الكتاب على الرف قليلاً مع كل حركة هواء، ناهيك عن المسودات. حسنًا، أما بالنسبة للأجسام الحية، فمن الواضح بدون كلمات أن شيئًا ما يحدث بداخلها طوال الوقت، وتتغير الطاقة الداخلية في كل لحظة تقريبًا.

يمكن تغيير الطاقة الداخلية بطريقتين.

إذا بذل شغل على جسم فإن طاقته الداخلية تزداد.

الطاقة الداخلية للجسم(يشار إليه بـ E أو U) هو مجموع طاقات التفاعلات الجزيئية والحركات الحرارية للجزيء. الطاقة الداخلية هي وظيفة فريدة لحالة النظام. وهذا يعني أنه عندما يجد النظام نفسه في حالة معينة، فإن طاقته الداخلية تأخذ القيمة الكامنة في هذه الحالة، بغض النظر عن التاريخ السابق للنظام. وبالتالي فإن التغير في الطاقة الداخلية أثناء الانتقال من حالة إلى أخرى سيكون دائما مساويا للفرق بين قيمها في الحالات النهائية والأولية، بغض النظر عن المسار الذي تم من خلاله الانتقال.

لا يمكن قياس الطاقة الداخلية للجسم بشكل مباشر. يمكنك فقط تحديد التغير في الطاقة الداخلية:

هذه الصيغة هي تعبير رياضي للقانون الأول للديناميكا الحرارية

بالنسبة للعمليات شبه الساكنة، فإن العلاقة التالية تحمل:

درجة الحرارة تقاس بالكلفن

الإنتروبيا تقاس بالجول/الكلفن

الضغط يقاس بالباسكال

كمون كيميائي

عدد الجزيئات في الأنظمة

حرارة احتراق الوقود. الوقود المشروط. كمية الهواء اللازمة لاحتراق الوقود.

يتم الحكم على جودة الوقود من خلال قيمته الحرارية. لتوصيف الوقود الصلب والسائل، يتم استخدام الحرارة النوعية للاحتراق، وهي كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لوحدة الكتلة (kJ/kg). بالنسبة للوقود الغازي، يتم استخدام مؤشر القيمة الحرارية الحجمية، وهو مقدار الحرارة المنبعثة أثناء احتراق وحدة الحجم (كيلو جول/م3). بالإضافة إلى ذلك، يتم تقييم الوقود الغازي في بعض الحالات من خلال كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لمول واحد من الغاز (كيلوجول/مول).

يتم تحديد حرارة الاحتراق ليس فقط من الناحية النظرية، ولكن أيضًا تجريبيًا، عن طريق حرق كمية معينة من الوقود في أجهزة خاصة تسمى المسعرات الحرارية. يتم تقدير حرارة الاحتراق من خلال زيادة درجة حرارة الماء في مقياس الألوان. النتائج التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة قريبة من القيم المحسوبة من التركيب العنصري للوقود.

السؤال 14التغير في الطاقة الداخلية أثناء التسخين والتبريد. عمل الغاز عند تغير حجمه.

تعتمد الطاقة الداخلية للجسمعلى متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته، وهذه الطاقة بدورها تعتمد على درجة الحرارة. ولذلك، من خلال تغيير درجة حرارة الجسم، فإننا نغير طاقته الداخلية. فعندما يسخن الجسم، تزيد طاقته الداخلية، وعندما يبرد، تنخفض.

التغير في الطاقة الداخليةالجسم دون بذل شغل يسمى انتقال الحرارة . يحدث التبادل الحراري بين الأجسام (أو أجزاء من نفس الجسم) التي لها درجات حرارة مختلفة.

يُشار إلى جزء من الطاقة الداخلية المنقولة من جسم إلى آخر أثناء التبادل الحراري بحرف ويسمى كمية الحرارة.

س هي كمية الحرارة .

العمل تحت التوسع متساوي الضغط للغاز. إحدى العمليات الديناميكية الحرارية الرئيسية التي تحدث في معظم المحركات الحرارية هي عملية تمدد الغاز مع أداء العمل. من السهل تحديد الشغل المبذول أثناء التمدد متساوي الضغط للغاز.

إذا تحرك المكبس الموجود في الأسطوانة مسافة l أثناء التمدد متساوي الضغط للغاز من الحجم V1 إلى الحجم V2 (الشكل 106)، فإن الشغل A" الذي يؤديه الغاز يساوي

حيث p هو ضغط الغاز، وهو التغير في حجمه.

العمل مع عملية توسيع الغاز التعسفية.يمكن تمثيل العملية التعسفية لتمدد الغاز من الحجم V1 إلى الحجم V2 كمجموعة من العمليات المتناوبة متساوية الضغط ومتساوية اللون.

العمل تحت توسع الغاز متساوي الحرارة. بمقارنة مساحات الأشكال الموجودة تحت قسمي الأيزوثرم والإيزوبار، يمكننا أن نستنتج أن تمدد الغاز من الحجم V1 إلى الحجم V2 عند نفس القيمة الأولية لضغط الغاز يكون مصحوبًا في حالة التمدد متساوي الضغط بأداء المزيد من العمل.

العمل أثناء ضغط الغاز. عندما يتمدد الغاز، فإن اتجاه متجه قوة ضغط الغاز يتزامن مع اتجاه متجه الإزاحة، وبالتالي فإن الشغل A" الذي يقوم به الغاز يكون موجبًا (A" > 0)، ويكون شغل القوى الخارجية A سالبًا: أ = -أ"< 0.

عندما يتم ضغط الغازاتجاه متجه القوة الخارجية يتزامن مع اتجاه الإزاحة، وبالتالي فإن الشغل A للقوى الخارجية يكون موجبًا (A > 0)، ويكون الشغل A" الذي يؤديه الغاز سالبًا (A"< 0).

عملية ثابت الحرارة. بالإضافة إلى العمليات متساوية الضغط، ومتساوية اللون، ومتساوية الحرارة، غالبًا ما يتم أخذ العمليات الأديباتية في الاعتبار في الديناميكا الحرارية.

العملية الأدياباتيكية هي عملية تحدث في النظام الديناميكي الحراري في غياب التبادل الحراري مع الأجسام المحيطة، أي تحت الشرط Q = 0.

السؤال 15 شروط توازن الجسم. لحظة القوة. أنواع التوازن.

التوازن أو التوازن لعدد معين من الظواهر ذات الصلة في العلوم الطبيعية والإنسانية.

يعتبر النظام في حالة توازن إذا تم تعويض جميع التأثيرات على هذا النظام من قبل الآخرين أو غابت تماما. وهناك مفهوم مماثل هو الاستدامة. يمكن أن يكون التوازن مستقرًا أو غير مستقر أو غير مبال.

أمثلة نموذجية للتوازن:

1. التوازن الميكانيكي، المعروف أيضًا باسم التوازن الساكن، هو حالة الجسم الساكن أو المتحرك بشكل منتظم حيث يكون مجموع القوى والعزوم المؤثرة عليه صفرًا.

2. التوازن الكيميائي - الوضع الذي يستمر فيه التفاعل الكيميائي بنفس درجة التفاعل العكسي، ونتيجة لذلك لا يحدث أي تغيير في كمية كل مكون.

3. التوازن الجسدي للناس والحيوانات، والذي يتم الحفاظ عليه من خلال فهم ضرورته، وفي بعض الحالات، من خلال الحفاظ على هذا التوازن بشكل مصطنع [المصدر غير محدد 948 يومًا].

4. التوازن الديناميكي الحراري هو حالة من النظام لا تؤدي فيها عملياته الداخلية إلى تغيرات في المعلمات العيانية (مثل درجة الحرارة والضغط).

رالمساواة إلى صفر من مجموع جبري لحظات القوةلا يعني أن الجسم في حالة راحة بالضرورة. لعدة مليارات من السنين، يستمر دوران الأرض حول محورها بفترة ثابتة على وجه التحديد لأن المجموع الجبري لحظات القوى المؤثرة على الأرض من الأجسام الأخرى صغير جدًا. لنفس السبب، تستمر عجلة الدراجة في الدوران بتردد ثابت، ولا توقف هذا الدوران إلا قوى خارجية.

أنواع التوازن. في الممارسة العملية، يتم لعب دور مهم ليس فقط من خلال تحقيق حالة توازن الأجسام، ولكن أيضًا من خلال الخاصية النوعية للتوازن، والتي تسمى الاستقرار. هناك ثلاثة أنواع من توازن الأجسام: المستقر وغير المستقر واللامبالي. يسمى التوازن مستقرًا إذا عاد الجسم إلى حالته الأصلية من التوازن بعد تأثيرات خارجية صغيرة. يحدث هذا إذا، مع إزاحة طفيفة للجسم في أي اتجاه من الموضع الأصلي، تصبح نتيجة القوى المؤثرة على الجسم غير صفرية ويتم توجيهها نحو موضع التوازن. على سبيل المثال، تكون الكرة في حالة توازن مستقر في الجزء السفلي من الفجوة.

الشرط العام لتوازن الجسم. من خلال الجمع بين النتيجتين، يمكننا صياغة شرط عام لتوازن الجسم: يكون الجسم في حالة توازن إذا كان المجموع الهندسي لمتجهات جميع القوى المطبقة عليه والمجموع الجبري لعزوم هذه القوى بالنسبة للمحور الدوران يساوي الصفر

السؤال 16التبخير والتكثيف. تبخر. سائل مغلي. اعتماد غليان السائل على الضغط.

التبخير -خاصية السوائل القطيرة لتغيير حالة التجميع والتحول إلى بخار. يسمى تكوين البخار الذي يحدث فقط على سطح القطرة السائلة بالتبخر. يُطلق على التبخير في كامل حجم السائل اسم الغليان؛ ويحدث عند درجة حرارة معينة حسب الضغط. يسمى الضغط الذي يغلي عنده السائل عند درجة حرارة معينة ضغط البخار المشبع pnp، وتعتمد قيمته على نوع السائل ودرجة حرارته.

تبخر- عملية تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (البخار). عملية التبخر هي عكس عملية التكثيف (الانتقال من الحالة البخارية إلى الحالة السائلة. التبخر (التبخير)، انتقال المادة من الحالة المكثفة (الصلبة أو السائلة) إلى الحالة الغازية (البخار)؛ من الدرجة الأولى المرحلة الانتقالية.

تركيز -هذه هي عملية التبخر العكسية. أثناء التكثيف، تعود جزيئات البخار إلى السائل. في وعاء مغلق، يمكن أن يكون السائل وبخاره في حالة توازن ديناميكي عندما يكون عدد الجزيئات الخارجة من السائل مساوياً لعدد الجزيئات العائدة إلى السائل من البخار، أي عندما تكون معدلات التبخر و التكثيف هي نفسها. ويسمى هذا النظام على مرحلتين. يسمى البخار المتوازن مع سائله مشبعًا. يعتمد عدد الجزيئات المنبعثة من وحدة مساحة سطح السائل في ثانية واحدة على درجة حرارة السائل. يعتمد عدد الجزيئات العائدة من البخار إلى السائل على تركيز جزيئات البخار وعلى متوسط سرعة حركتها الحرارية، والتي تتحدد بدرجة حرارة البخار.

الغليان- عملية التبخير في السائل (انتقال المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية) مع ظهور حدود فصل الطور. عادة ما يتم تحديد نقطة الغليان عند الضغط الجوي كواحدة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية للمادة النقية كيميائيا.

يتميز الغليان حسب النوع:

1. الغليان بالحمل الحراري بكمية كبيرة.

2. الغليان تحت الحمل الحراري القسري.

3. وكذلك بالنسبة لمتوسط درجة حرارة السائل إلى درجة حرارة التشبع:

4. غليان السائل المسخن إلى درجة حرارة التشبع (الغليان السطحي)؛

5. غليان سائل يسخن إلى درجة حرارة التشبع

فقاعة

الغليان , الذي يتشكل فيه البخار على شكل فقاعات متنامية بشكل دوري ويسمى الغليان النووي. مع الغليان النووي البطيء، تظهر فقاعات مملوءة بالبخار في السائل (بشكل أكثر دقة، عادة على الجدران أو أسفل الوعاء). بسبب التبخر الشديد للسائل داخل الفقاعات، فإنها تنمو وتطفو وينطلق البخار في مرحلة البخار فوق السائل. في هذه الحالة، في الطبقة القريبة من الجدار، يكون السائل في حالة محمومة قليلاً، أي أن درجة حرارته تتجاوز نقطة الغليان الاسمية. في الظروف العادية، يكون هذا الاختلاف صغيرًا (في حدود درجة واحدة).

فيلم

عندما يزيد تدفق الحرارة إلى قيمة حرجة معينة، تندمج الفقاعات الفردية، وتشكل طبقة بخار مستمرة على جدار الوعاء، والتي تنقسم بشكل دوري إلى حجم السائل. يُسمى هذا الوضع وضع الفيلم.

©2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2016-08-20

يمكن تغيير الطاقة الداخلية بطريقتين.

إذا بذل شغل على جسم فإن طاقته الداخلية تزداد.

إذا قام الجسم بنفسه بهذا العمل، فإن طاقته الداخلية تنخفض.

هناك ثلاثة أنواع بسيطة (أولية) لانتقال الحرارة:

توصيل حراري

الحمل الحراري

الحمل الحراري هو ظاهرة انتقال الحرارة في السوائل أو الغازات، أو الوسائط الحبيبية عن طريق تدفقات المادة. هناك ما يسمى الحمل الحراري الطبيعي، الذي يحدث تلقائيًا في المادة عندما يتم تسخينها بشكل غير متساو في مجال الجاذبية. مع هذا الحمل الحراري، تسخن الطبقات السفلية من المادة، وتصبح أخف وزنا وتطفو، والطبقات العليا، على العكس من ذلك، تبرد، وتصبح أثقل وتغرق، وبعد ذلك تتكرر العملية مرارا وتكرارا.

الإشعاع الحراري أو الإشعاع هو نقل الطاقة من جسم إلى آخر على شكل موجات كهرومغناطيسية بسبب طاقتها الحرارية.

الطاقة الداخلية للغاز المثالي

بناءً على تعريف الغاز المثالي، فهو لا يحتوي على مكون محتمل للطاقة الداخلية (لا توجد قوى تفاعل جزيئية، باستثناء الصدمة). وبالتالي، فإن الطاقة الداخلية للغاز المثالي لا تمثل سوى الطاقة الحركية لحركة جزيئاته. سابقًا (المعادلة 2.10) تبين أن الطاقة الحركية للحركة الانتقالية لجزيئات الغاز تتناسب طرديًا مع درجة حرارتها المطلقة.

باستخدام التعبير عن ثابت الغاز العالمي (4.6)، يمكننا تحديد قيمة الثابت α.

وبالتالي، فإن الطاقة الحركية للحركة الانتقالية لجزيء واحد من الغاز المثالي سيتم تحديدها بالتعبير.

وفقا للنظرية الحركية، فإن توزيع الطاقة عبر درجات الحرية يكون منتظما. الحركة الترجمية لها 3 درجات من الحرية. وبالتالي، فإن درجة واحدة من حرية حركة جزيء الغاز سوف تمثل ثلث طاقته الحركية.

بالنسبة لجزيئات الغاز الثنائية والثلاثية ومتعددة الذرات، بالإضافة إلى درجات حرية الحركة الانتقالية، هناك درجات حرية الحركة الدورانية للجزيء. بالنسبة لجزيئات الغاز ثنائية الذرة، فإن عدد درجات حرية الحركة الدورانية هو 2، ولثلاثة جزيئات ومتعددة الذرات - 3.

بما أن توزيع طاقة حركة الجزيء على جميع درجات الحرية موحد، وعدد الجزيئات في كيلومتر واحد من الغاز يساوي Nμ، فيمكن الحصول على الطاقة الداخلية لكيلومول واحد من الغاز المثالي عن طريق ضرب التعبير (4.11) بعدد الجزيئات في الكيلومول الواحد وعدد درجات حرية الحركة لجزيء من غاز معين.

حيث Uμ هي الطاقة الداخلية للكيلومول من الغاز بوحدة J/kmol، i هو عدد درجات حرية حركة جزيء الغاز.

لـ 1 - الغاز الذري i = 3، لـ 2 - الغاز الذري i = 5، لـ 3 - الغازات الذرية ومتعددة الذرات i = 6.

كهرباء. شروط وجود التيار الكهربائي. المجالات الكهرومغناطيسية. قانون أوم للدائرة الكاملة. العمل والطاقة الحالية. قانون جول لينز.

ومن الشروط اللازمة لوجود تيار كهربائي هناك: وجود شحنات كهربائية حرة في الوسط ونشوء مجال كهربائي في الوسط. يعد المجال الكهربائي في الوسط ضروريًا لإنشاء حركة اتجاهية للشحنات الحرة. وكما هو معروف، فإن الشحنة q في مجال كهربائي شدته E تتأثر بقوة F = qE، مما يؤدي إلى تحرك الشحنات الحرة في اتجاه المجال الكهربائي. علامة وجود مجال كهربائي في الموصل هي وجود فرق جهد غير الصفر بين أي نقطتين من الموصل.

ومع ذلك، لا تستطيع القوى الكهربائية الحفاظ على تيار كهربائي لفترة طويلة. تؤدي الحركة الموجهة للشحنات الكهربائية بعد فترة من الزمن إلى تعادل الجهود عند طرفي الموصل، وبالتالي إلى اختفاء المجال الكهربائي فيه. للحفاظ على التيار في الدائرة الكهربائية، يجب أن تخضع الشحنات لقوى ذات طبيعة غير كهربائية (قوى خارجية) بالإضافة إلى قوى كولوم. يُطلق على الجهاز الذي يولد قوى خارجية ويحافظ على فرق الجهد في الدائرة ويحول أنواعًا مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية اسم المصدر الحالي.

شروط وجود التيار الكهربائي:

وجود شركات الشحن المجانية

· وجود فرق الجهد. هذه هي شروط حدوث التيار. لكي يوجد التيار

· دائرة مغلقة

· مصدر للقوى الخارجية التي تحافظ على فرق الجهد.

تسمى أي قوى تؤثر على الجسيمات المشحونة كهربائيًا، باستثناء القوى الكهروستاتيكية (كولوم)، بالقوى الخارجية.

القوة الدافعة الكهربائية.

القوة الدافعة الكهربائية (EMF) هي كمية فيزيائية عددية تميز عمل القوى الخارجية (غير المحتملة) في مصادر التيار المباشر أو المتناوب. في دائرة موصلة مغلقة، فإن المجال الكهرومغناطيسي يساوي عمل هذه القوى لتحريك شحنة موجبة واحدة على طول الدائرة.

وحدة EMF، مثل الجهد، هي فولت. يمكننا أن نتحدث عن القوة الدافعة الكهربية عند أي جزء من الدائرة. القوة الدافعة الكهربية للخلية الجلفانية تساوي عدديًا عمل القوى الخارجية عند تحريك شحنة موجبة واحدة داخل العنصر من قطبه السالب إلى قطبه الموجب. يتم تحديد علامة EMF اعتمادًا على الاتجاه المختار بشكل تعسفي لتجاوز قسم الدائرة حيث يتم تشغيل المصدر الحالي.

قانون أوم للدائرة الكاملة.

لنفكر في أبسط دائرة كاملة تتكون من مصدر تيار ومقاوم بمقاومة R. المصدر الحالي الذي يحتوي على emf ε له مقاومة r، وتسمى المقاومة الداخلية للمصدر الحالي. للحصول على قانون أوم لدائرة كاملة، نستخدم قانون حفظ الطاقة.

دع الشحنة q تمر عبر المقطع العرضي للموصل خلال فترة زمنية Δt. إذن، وفقًا للصيغة، فإن الشغل الذي تبذله القوى الخارجية عند تحريك شحنة q يساوي . من تعريف القوة الحالية لدينا: q = IΔt. لذلك، .

بسبب عمل قوى خارجية، فعند مرور تيار في الدائرة، تنطلق كمية من الحرارة على قسميها الخارجي والداخلي من الدائرة، حسب قانون جول لينز متساوي:

وفقا لقانون الحفاظ على الطاقة، A st = Q، وبالتالي، فإن القوة الدافعة الكهربية للمصدر الحالي تساوي مجموع انخفاضات الجهد في الأقسام الخارجية والداخلية للدائرة.