Millistel asjaoludel keha siseenergia väheneb? Võimalused sisemise energia muutmiseks – teadmiste hüpermarket

1. Mehaaniline energia on kahte tüüpi: kineetiline ja potentsiaalne. Igal liikuval kehal on kineetiline energia; see on otseselt võrdeline keha massi ja selle kiiruse ruuduga. Üksteisega suhtlevatel kehadel on potentsiaalne energia. Maaga suhtleva keha potentsiaalne energia on otseselt võrdeline selle massi ja vahelise kaugusega
teda ja Maa pinda.

Keha kineetilise ja potentsiaalse energia summat nimetatakse selle mehaaniliseks koguenergiaks. Seega sõltub kogu mehaaniline energia keha liikumiskiirusest ja selle asukohast keha suhtes, millega see suhtleb.

Kui kehal on energiat, saab ta tööd teha. Kui töö on tehtud, muutub keha energia. Töö väärtus võrdub energia muutumisega.

2. Kui pumbata õhku korgiga suletud paksuseinalisse purki, mille põhi on kaetud veega (joon. 67), siis mõne aja pärast lendab kork purgist välja ja purki tekib udu.

Seda seletatakse sellega, et purgis on õhus veeauru, mis tekib vee aurustumisel. Udu ilmumine tähendab, et aur on muutunud veeks, s.t. kondenseerunud ja see võib juhtuda siis, kui temperatuur langeb. Järelikult õhutemperatuur purgis langes.

Selle põhjus on järgmine. Kork lendas purgist välja, sest sealne õhk mõjus sellele teatud jõuga. Õhk töötas, kui pistik välja tuli. On teada, et keha saab tööd teha, kui tal on energiat. Seetõttu on purgis oleval õhul energiat.

Kui õhk töötas, selle temperatuur langes ja seisund muutus. Samal ajal ei muutunud õhu mehaaniline energia: ei muutunud selle kiirus ega asend Maa suhtes. Järelikult tehti tööd mitte mehaanilise, vaid muu energia tõttu. See energia on sisemine energiaõhku purgis.

3. Keha siseenergia on selle molekulide liikumise kineetilise energia ja nende vastasmõju potentsiaalse energia summa.

Molekulidel on kineetiline energia \((E_к) \) , kuna nad on liikumises, ja potentsiaalne energia \((E_п) \) , kuna nad interakteeruvad.

Siseenergiat tähistatakse tähega \(U\) . Siseenergia ühik on 1 džaul (1 J).

\[ U=E_к+E_п \]

4. Mida suurem on molekulide liikumiskiirus, seda kõrgem on kehatemperatuur, mistõttu siseenergia oleneb kehatemperatuurist. Aine muundamiseks tahkest olekust vedelaks, näiteks jää veeks muutmiseks, peate seda energiaga varustama. Järelikult on vees rohkem siseenergiat kui sama massiga jääl ja seetõttu siseenergia oleneb keha agregatsiooni seisundist.

Keha siseenergia ei sõltu tema liikumisest tervikuna ja vastasmõjust teiste kehadega. Seega on laual ja põrandal lebava palli siseenergia sama, nagu ka paigal seisva ja põrandal veereva palli siseenergia (kui muidugi jätame tähelepanuta selle liikumise takistuse).

Siseenergia muutust saab hinnata tehtud töö väärtuse järgi. Lisaks, kuna keha siseenergia sõltub selle temperatuurist, saab keha temperatuuri muutuse põhjal hinnata selle siseenergia muutust.

5. Sisemist energiat saab muuta tööd tehes. Nii vähenes kirjeldatud katses õhu ja veeauru siseenergia purgis, kuna nad sooritasid korgi väljatõukamise tööd. Samal ajal langes õhu ja veeauru temperatuur, millest annab tunnistust udu tekkimine.

Kui pliitükki haamriga mitu korda lüüa, võib katsudes isegi öelda, et pliitükk kuumeneb. Järelikult suurenes tema siseenergia, aga ka haamri siseenergia. See juhtus seetõttu, et tööd tehti pliitüki kallal.

Kui keha ise töötab, siis tema siseenergia väheneb ja kui tema kallal tööd tehakse, siis siseenergia suureneb.

Kui valate kuuma vee klaasi külma vette, siis kuuma vee temperatuur langeb ja külma vee temperatuur tõuseb. Sel juhul tööd ei tehta, kuid kuuma vee siseenergia väheneb, mida tõendab selle temperatuuri langus.

Kuna algul oli sooja vee temperatuur kõrgem kui külma vee temperatuur, siis on sooja vee siseenergia suurem. See tähendab, et kuuma vee molekulidel on rohkem kineetiline energia kui külma vee molekulidel. Kuuma vee molekulid kannavad kokkupõrgete käigus selle energia üle külma vee molekulidele ning külma vee molekulide kineetiline energia suureneb. Kuuma vee molekulide kineetiline energia väheneb.

Vaadeldavas näites mehaanilist tööd ei tehta, kehade siseenergia muutub võrra soojusülekanne.

Soojusülekanne on keha siseenergia muutmise meetod, kandes energiat ühest kehaosast teise või ühest kehast teise ilma tööd tegemata.

1. osa

1. Konstantse mahuga suletud anumas oleva gaasi siseenergia määratakse kindlaks

1) gaasimolekulide kaootiline liikumine
2) kogu laeva liikumine gaasiga
3) anuma vastastikmõju gaasi ja Maaga
4) välisjõudude mõju gaasiga laevale

2. Keha siseenergia sõltub sellest

A) kehakaal
B) keha asend Maa pinna suhtes
B) keha liikumiskiirus (hõõrdumise puudumisel)

Õige vastus

1) ainult A
2) ainult B
3) ainult B
4) ainult B ja C

3. Keha siseenergia ei sõltu sellest

A) kehatemperatuur
B) kehakaal
B) keha asend Maa pinna suhtes

Õige vastus

1) ainult A
2) ainult B
3) ainult B
4) ainult A ja B

4. Kuidas muutub keha siseenergia kuumutamisel?

1) suureneb
2) väheneb
3) gaaside puhul suureneb, tahkete ja vedelike puhul ei muutu
4) gaaside puhul ei muutu, tahkete ja vedelike puhul suureneb

5. Mündi siseenergia suureneb, kui see

1) kuumuta kuumas vees
2) kasta sama temperatuuriga vette
3) pane see mingil kiirusel liikuma
4) tõsta Maa pinnast kõrgemale

6. Üks klaas vett seisab toas laual ning teine sama massi ja temperatuuriga klaas vett on laua suhtes 80 cm kõrgusel rippuval riiulil. Laual oleva veeklaasi sisemine energia on

1) vee siseenergia riiulil
2) rohkem vee siseenergiat riiulil
3) vee vähem siseenergiat riiulil
4) võrdne nulliga

7. Pärast kuuma osa külma vette kastmist sisemine energia

1) suurenevad nii osad kui vesi
2) vähenevad nii osad kui vesi
3) osad vähenevad ja vesi suureneb
4) osad suurenevad ja vesi väheneb

8. Üks klaas vett on toas laual ning teine klaas sama massi ja sama temperatuuriga vett on 800 km/h lendavas lennukis. Vee siseenergia lennukis

1) võrdne ruumis oleva vee siseenergiaga
2) rohkem vee siseenergiat ruumis
3) vee vähem siseenergiat ruumis
4) võrdne nulliga

9. Pärast kuuma vee valamist laual seisvasse tassi sisemine energia

1) tassid ja vesi suurenenud
2) tassid ja vesi vähenesid
3) tassid vähenesid ja vesi suurenes
4) tassid suurenesid ja vesi vähenes

10. Kehatemperatuuri saab tõsta, kui

V. Töötage sellega.
B. Andke talle soojust.

Õige vastus

1) ainult A
2) ainult B
3) nii A kui ka B
4) ei A ega B

11. Pliipall jahutatakse külmkapis. Kuidas muutuvad palli siseenergia, mass ja palli aine tihedus? Määrake iga füüsikalise suuruse jaoks vastav muutuse olemus. Kirjutage tabelisse iga füüsilise suuruse jaoks valitud numbrid. Vastuses olevad numbrid võivad korduda.

FÜÜSIKALINE KOGUS
A) sisemine energia
B) mass
B) tihedus

MUUTUSE OLEMUS
1) suureneb
2) väheneb
3) ei muutu

12. Õhk pumbatakse pudelisse, suletakse tihedalt korgiga. Mingil hetkel lendab kork pudelist välja. Mis juhtub õhu mahu, siseenergia ja temperatuuriga? Määrake iga füüsikalise suuruse puhul selle muutuse olemus. Kirjutage tabelisse iga füüsilise suuruse jaoks valitud numbrid. Vastuses olevad numbrid võivad korduda.

FÜÜSIKALINE KOGUS
A) maht
B) siseenergia
B) temperatuur

MUUTUSE OLEMUS
1) suureneb
2) väheneb
3) ei muutu

Vastused

Seetõttu muudame keha temperatuuri muutes selle siseenergiat. Kui keha kuumutatakse, suureneb selle siseenergia, jahtudes aga väheneb.

Teeme katse. Kinnitame alusele õhukese seinaga messingtoru. Valage sellesse veidi eetrit ja sulgege see tihedalt korgiga. Nüüd keerame toru ümber köie ja hakkame toru sellega hõõruma, tõmmates seda kiiresti ühes või teises suunas köie sisse. Mõne aja pärast suureneb eetriga toru siseenergia nii palju, et eeter läheb keema ja tekkiv aur surub pistiku välja (joonis 60).

See kogemus näitab seda Keha siseenergiat saab muuta kehal tööd tehes, eelkõige hõõrdumise teel.

Muutes hõõrdumise kaudu puutüki siseenergiat, tegid meie esivanemad tuld. Puidu süttimistemperatuur on 250 °C. Seetõttu tuleb tulekahju saamiseks hõõruda ühte puutükki teise vastu, kuni nende temperatuur jõuab selle väärtuseni. Kas see on lihtne? Kui Jules Verne’i romaani “Saladuslik saar” kangelased üritasid sel viisil tuld teha, ei õnnestunud.

"Kui Nebi ja Pencroffi kulutatud energia saaks muuta soojuseks, piisaks sellest ilmselt ookeaniaurulaeva katla kütmiseks. Kuid nende pingutuste tulemus oli null. Puutükid aga soojenesid, kuid palju vähem kui selles operatsioonis osalejad ise.

Pärast tunnist tööd oli Pencroft higist läbimärg ja viskas nördinult puutükid minema, öeldes:
- Ära ütle mulle, et metslased teevad niimoodi tuld! Pigem usuks, et suvel sajab lund. Tõenäoliselt on lihtsam oma peopesad kokku hõõrudes valgustada.

Nende ebaõnnestumise põhjuseks oli see, et tuld tuli tekitada mitte lihtsalt ühte puutükki teise vastu hõõrudes, vaid teritatud pulgaga planku puurides (joon. 61). Seejärel saate mõningate oskustega tõsta temperatuuri võlukepi pesas 1 sekundiga 20 °C võrra. Ja pulga põlemiseni viimiseks kulub vaid 250/20 = 12,5 sekundit!

Ka tänapäeval teevad paljud inimesed tuld hõõrdumise teel – tikkude vastu tikutoosi hõõrudes. Kui kaua aega tagasi tikud ilmusid? Esimeste (fosfori)tikkude tootmine algas 30ndatel. XIX sajandil Fosfor süttib üsna madalal kuumusel - ainult kuni 60 ° C. Seetõttu piisas fosforittiku süütamiseks selle löömisest peaaegu igale pinnale (lähimast seinast saapa otsani). Need tikud olid aga väga ohtlikud: mürgised ja oma kerge põlemise tõttu põhjustasid sageli tulekahjusid. Turvatikud (mida kasutame tänaseni) leiutati 1855. aastal Rootsis (sellest ka nende nimi "Rootsi tikud"). Nendes tikkudes sisalduv fosfor asendatakse teiste tuleohtlike ainetega.

Seega saate hõõrdumise abil tõsta aine temperatuuri. Keha kallal tööd tegemas(näiteks pliitüki löömine haamriga, traadi painutamine ja lahti painutamine, ühe objekti liigutamine üle teise pinna või silindris oleva gaasi kokkusurumine kolviga), suurendame selle sisemist energiat. Kui keha ise teeb tööd" (siseenergia tõttu), siis keha siseenergia väheneb ja keha jahtub.

Vaatleme seda eksperimentaalselt. Võtke paksu seinaga klaasnõu ja sulgege see tihedalt auguga kummikorgiga. Selle augu kaudu hakkame pumba abil õhku anumasse pumpama. Mõne aja pärast lendab kork anumast lärmakalt välja ja anumasse ilmub udu (joonis 62). Udu tekkimine tähendab, et õhk laevas on muutunud külmemaks ja seetõttu on selle siseenergia vähenenud. Seda seletatakse asjaoluga, et anumas olev suruõhk, surudes pistiku välja, töötas selle siseenergiat vähendades. Seetõttu õhutemperatuur langes.

Keha siseenergiat saab muuta ilma tööd tegemata. Näiteks saab seda suurendada, kuumutades pliidil veekeetjat või langetades lusika klaasi kuuma tee sisse. Köetakse kaminat, milles tuld süüdatakse, päikesega valgustatud maja katust jne.Kehade temperatuuri tõus tähendab kõigil neil juhtudel nende siseenergia tõusu, kuid see tõus toimub ilma tööd tegemata. .

Keha siseenergia muutust ilma tööd tegemata nimetatakse soojusvahetus. Soojusvahetus toimub erineva temperatuuriga kehade (või sama kehaosade) vahel.

Kuidas toimub näiteks soojusülekanne, kui külm lusikas puutub kokku kuuma veega? Esiteks ületab kuuma vee molekulide keskmine kiirus ja kineetiline energia selle metalli osakeste keskmise kiiruse ja kineetilise energia, millest lusikas on valmistatud. Kuid nendes kohtades, kus lusikas veega kokku puutub, hakkavad kuuma vee molekulid osa oma kineetilisest energiast lusika osakestele üle kandma ja need hakkavad kiiremini liikuma. Veemolekulide kineetiline energia väheneb ja lusikaosakeste kineetiline energia suureneb. Koos energiaga muutub ka temperatuur: vesi jahtub järk-järgult ja lusikas soojeneb. Nende temperatuur muutub, kuni see muutub samaks nii vee kui ka lusika juures.

Osa soojusvahetuse käigus ühelt kehalt teisele kantud siseenergiast tähistatakse tähega ja kutsutakse soojuse hulk.
Q on soojushulk.

Soojushulka ei tohi segi ajada temperatuuriga. Temperatuuri mõõdetakse kraadides ja soojuse hulka (nagu mis tahes muud energiat) mõõdetakse džaulides.

Erineva temperatuuriga kehade kokkupuutel eraldab kuumem keha veidi soojust ja külmem keha võtab selle vastu.

Seega on siseenergia muutmiseks kaks võimalust: 1) tööd tegemas ja 2) soojusvahetus. Nendest meetoditest esimese rakendamisel muutub keha siseenergia tehtud töö hulga A võrra ja teise rakendamisel summa võrra, mis on võrdne ülekantava soojushulgaga Q

Huvitav on see, et mõlemad vaadeldud meetodid võivad viia täpselt samade tulemusteni. Seetõttu on võimatu kindlaks teha, millise meetodi abil see lõpptulemusena saavutati. Seega, võttes laualt kuumutatud terasest kudumisvarda, ei saa me aru, kuidas see kuumutati - hõõrdumise või kuuma kehaga kokkupuute tõttu. Põhimõtteliselt võib see olla üks või teine.

1. Nimeta kaks võimalust keha siseenergia muutmiseks. 2. Too näiteid keha siseenergia suurendamise kohta sellega tööd tehes. 3. Too näiteid keha siseenergia suurenemisest ja vähenemisest soojusvahetuse tulemusena. 4. Mis on soojushulk? Kuidas seda tähistatakse? 5. Millistes ühikutes mõõdetakse soojushulka? 6. Kuidas saab tuld teha? 7. Millal algas tikkude tootmine?

Vajutage münt või fooliumitükk papile või puutükile. Olles teinud esmalt 10, siis 20 jne liigutust ühes või teises suunas, pange tähele, mis juhtub kehade temperatuuriga hõõrdumise ajal. Kuidas sõltub keha siseenergia muutumine tehtud töö hulgast?

Internetisaitide lugejad

Tasuta elektroonilised väljaanded, füüsika raamatukogu, füüsika tunnid, füüsika programm, füüsika tunni konspektid, füüsika õpikud, valmis kodutööd

Tunni sisu tunnimärkmed toetavad raamtunni esitluskiirendusmeetodid interaktiivseid tehnoloogiaid Harjuta ülesanded ja harjutused enesetesti töötoad, koolitused, juhtumid, ülesanded kodutöö arutelu küsimused retoorilised küsimused õpilastelt Illustratsioonid heli, videoklipid ja multimeedium fotod, pildid, graafika, tabelid, diagrammid, huumor, anekdoodid, naljad, koomiksid, tähendamissõnad, ütlused, ristsõnad, tsitaadid Lisandmoodulid kokkuvõtteid artiklid nipid uudishimulikele hällid õpikud põhi- ja lisaterminite sõnastik muu Õpikute ja tundide täiustaminevigade parandamine õpikusõpiku fragmendi uuendamine, innovatsioonielemendid tunnis, vananenud teadmiste asendamine uutega Ainult õpetajatele täiuslikud õppetunnid aasta kalenderplaan, metoodilised soovitused, aruteluprogrammid Integreeritud õppetunnid

Kuidas muuta keha mehaanilist energiat? Jah, väga lihtne. Muutke selle asukohta või kiirendage seda. Näiteks löö palli või tõsta see maast kõrgemale.

Esimesel juhul muudame selle kineetilist energiat, teisel juhul potentsiaalset energiat. Aga sisemine energia? Kuidas muuta keha siseenergiat? Kõigepealt selgitame välja, mis see on. Siseenergia on osakeste kineetiline ja potentsiaalne energia – see on nende liikumise energia. Ja nagu teada, sõltub nende liikumise kiirus temperatuurist. See tähendab, et loogiline järeldus on, et kehatemperatuuri tõstmisega suurendame selle sisemist energiat. Lihtsaim viis kehatemperatuuri tõsta on soojusvahetus. Erineva temperatuuriga kehade kokkupuutel soojeneb külmem keha soojema arvelt. Sel juhul soojem keha jahtub.

Lihtne igapäevane näide: külm lusikas kuuma tee tassis soojeneb väga kiiresti, samal ajal kui tee jahtub veidi. Kehatemperatuuri tõstmine on võimalik ka muul viisil. Mida me kõik teeme, kui väljas nägu või käed külmetavad? Me kolmekesi. Kui esemed hõõruvad, siis need kuumenevad. Samuti soojenevad objektid löökide, rõhu all, see tähendab teisisõnu suhtlemisel. Kõik teavad, kuidas iidsetel aegadel tuld tehti – kas puutükke üksteise vastu hõõrudes või tulekiviga teise kivi pihta löödes. Ka meie ajal kasutavad ränisüütajad metallvarda hõõrdumist tulekivi vastu.

Siiani on räägitud siseenergia muutmisest selle koostisosade osakeste kineetilise energia muutmise kaudu. Kuidas on lood nende samade osakeste potentsiaalse energiaga? Nagu teada, on osakeste potentsiaalne energia nende suhtelise positsiooni energia. Seega, kehaosakeste potentsiaalse energia muutmiseks peame keha deformeerima: kokku suruma, väänama jne, st muutma osakeste asukohta üksteise suhtes. See saavutatakse keha mõjutamisega. Muudame üksikute kehaosade kiirust ehk teeme selle kallal tööd.

Seega saavutatakse kõik keha mõjutamise juhtumid selle sisemise energia muutmiseks kahel viisil. Kas sellele soojust üle kandes ehk soojusülekannet või selle osakeste kiirust muutes ehk keha kallal tööd tehes.

Näited siseenergia muutustest- need on peaaegu kõik maailmas toimuvad protsessid. Osakeste siseenergia ei muutu juhul, kui kehaga ei juhtu absoluutselt midagi, mis, näete, on äärmiselt haruldane - kehtib energia jäävuse seadus. Meie ümber toimub kogu aeg midagi. Isegi selliste objektidega, millega esmapilgul midagi ei juhtu, toimuvad tegelikult mitmesugused muutused, mis on meile märkamatud: väikesed temperatuurimuutused, kerged deformatsioonid jne. Tool paindub meie raskuse all, riiulil oleva raamatu temperatuur muutub iga õhuliigutusega veidi, tuuletõmbusest rääkimata. No mis puutub eluskehadesse, siis on sõnadetagi selge, et nende sees toimub kogu aeg midagi ja sisemine energia muutub peaaegu igal ajahetkel.

Sisemist energiat saab muuta kahel viisil.

Kui keha kallal tööd teha, suureneb selle siseenergia.

Keha sisemine energia(tähistatud kui E või U) on molekuli molekulaarsete vastastikmõjude ja soojusliikumise energiate summa. Siseenergia on süsteemi oleku ainulaadne funktsioon. See tähendab, et alati, kui süsteem satub teatud olekusse, omandab selle sisemine energia sellele seisundile omase väärtuse, sõltumata süsteemi varasemast ajaloost. Järelikult on siseenergia muutus ühest olekust teise üleminekul alati võrdne selle väärtuste erinevusega lõpp- ja algolekus, olenemata sellest, millist teed mööda üleminek toimus.

Keha siseenergiat ei saa otseselt mõõta. Saate määrata ainult siseenergia muutuse:

See valem on termodünaamika esimese seaduse matemaatiline väljend

Kvaastaatiliste protsesside puhul kehtib järgmine seos:

Temperatuuri mõõdetakse kelvinites

Entroopia mõõdetuna džaulides/kelvinites

Rõhk mõõdetuna paskalites

Keemiline potentsiaal

Osakeste arv süsteemides

Kütuse põlemissoojus. Tingimuslik kütus. Kütuse põlemiseks vajalik õhuhulk.

Kütuse kvaliteeti hinnatakse selle kütteväärtuse järgi. Tahkete ja vedelate kütuste iseloomustamiseks kasutatakse eripõlemissoojust, mis on massiühiku täielikul põlemisel vabanev soojushulk (kJ/kg). Gaaskütuste puhul kasutatakse mahulise kütteväärtuse indikaatorit, mis on ühikulise ruumala põletamisel eralduv soojushulk (kJ/m3). Lisaks hinnatakse gaaskütuseid mõnel juhul ühe mooli gaasi täielikul põlemisel eralduva soojushulga järgi (kJ/mol).

Põlemissoojus määratakse mitte ainult teoreetiliselt, vaid ka eksperimentaalselt, põletades teatud koguse kütust spetsiaalsetes seadmetes, mida nimetatakse kalorimeetriteks. Põlemissoojust hinnatakse vee temperatuuri tõusuga kolorimeetris. Selle meetodi abil saadud tulemused on lähedased kütuse elementaarse koostise põhjal arvutatud väärtustele.

14. küsimusSiseenergia muutus kütmisel ja jahutamisel. Gaasi töö mahu muutumisel.

Keha siseenergia oleneb selle molekulide keskmisel kineetilisel energial ja see energia omakorda sõltub temperatuurist. Seetõttu muudame keha temperatuuri muutes tema siseenergiat.Keha kuumutamisel tema siseenergia suureneb, jahutamisel aga väheneb.

Muutus sisemises energias keha ilma tööd tegemata nimetatakse soojusülekandeks. Soojusvahetus toimub erineva temperatuuriga kehade (või sama kehaosade) vahel.

Osa soojusvahetuse käigus ühelt kehalt teisele ülekantud siseenergiast on tähistatud tähega ja seda nimetatakse soojushulgaks.

Q on soojushulk.

Soojushulka ei tohi segi ajada temperatuuriga. Temperatuuri mõõdetakse kraadides ja soojuse hulka (nagu mis tahes muud energiat) mõõdetakse džaulides.

Erineva temperatuuriga kehade kokkupuutel eraldab kuumem keha veidi soojust ja külmem keha võtab selle vastu.

Töö gaasi isobaarsel paisumisel. Üks peamisi termodünaamilisi protsesse, mis enamikus soojusmasinates toimuvad, on gaasi paisumine koos töö tegemisega. Gaasi isobaarilisel paisumisel tehtud tööd on lihtne kindlaks teha.

Kui gaasi isobaarilisel paisumisel mahult V1 mahuni V2 liigub silindris olev kolb kauguse l (joonis 106), siis gaasi poolt tehtav töö A" on võrdne

Kus p on gaasi rõhk ja selle ruumala muutus.

Töötage suvalise gaasipaisutamisprotsessiga. Gaasi suvalise paisumise protsessi mahust V1 mahuni V2 saab kujutada vahelduvate isobaariliste ja isohooriliste protsesside kogumina.

Tööd isotermilise gaasipaisutamise all. Võrreldes jooniste pindalasid isotermi ja isobaari lõikude all, võime järeldada, et gaasi paisumisega mahult V1 mahuni V2 sama gaasirõhu algväärtuse juures kaasneb isobaarilise paisumise korral suurem töö tegemine.

Töö gaasi kokkusurumise ajal. Gaasi paisumisel langeb gaasi rõhujõu vektori suund kokku nihkevektori suunaga, seetõttu on gaasi poolt tehtud töö A" positiivne (A" > 0) ja välisjõudude töö A negatiivne: A = -A"< 0.

Kui gaas on kokku surutud välisjõu vektori suund ühtib nihke suunaga, seetõttu on välisjõudude töö A positiivne (A > 0) ja gaasi poolt sooritatav töö A" negatiivne (A"< 0).

Adiabaatiline protsess. Lisaks isobaarilistele, isohoorilistele ja isotermilistele protsessidele käsitletakse termodünaamikas sageli ka adiabaatilisi protsesse.

Adiabaatiline protsess on protsess, mis toimub termodünaamilises süsteemis soojusvahetuse puudumisel ümbritsevate kehadega, st tingimusel Q = 0.

15. küsimus Keha tasakaalu tingimused. Võimu hetk. Tasakaalu tüübid.

Teatud arvu seotud nähtuste tasakaal või tasakaal loodus- ja humanitaarteadustes.

Süsteem loetakse tasakaalus olevaks, kui kõik sellele süsteemile avaldatavad mõjud on kompenseeritud teiste poolt või need puuduvad. Sarnane kontseptsioon on jätkusuutlikkus. Tasakaal võib olla stabiilne, ebastabiilne või ükskõikne.

Tüüpilised tasakaalu näited:

1. Mehaaniline tasakaal, tuntud ka kui staatiline tasakaal, on puhkeasendis või ühtlases liikumises oleva keha seisund, milles sellele mõjuvate jõudude ja momentide summa on null.

2. Keemiline tasakaal - asend, kus keemiline reaktsioon kulgeb pöördreaktsiooniga samal määral ja selle tulemusena ei muutu iga komponendi hulk.

3. Inimeste ja loomade füüsiline tasakaal, mida hoitakse selle vajalikkuse mõistmisega ja mõnel juhul ka seda tasakaalu kunstlikult hoides [allikas täpsustamata 948 päeva].

4. Termodünaamiline tasakaal on süsteemi seisund, milles selle sisemised protsessid ei too kaasa muutusi makroskoopilistes parameetrites (nagu temperatuur ja rõhk).

R võrdus algebralise summa nulliga jõu hetked ei tähenda, et keha on tingimata puhkeasendis. Mitu miljardit aastat jätkub Maa pöörlemine ümber oma telje konstantse perioodiga just seetõttu, et teistelt kehadelt Maale mõjuvate jõudude momentide algebraline summa on väga väike. Samal põhjusel jätkab pöörlev jalgrattaratas pidevat pöörlemist ja ainult välised jõud peatavad selle pöörlemise.

Tasakaalu tüübid. Praktikas ei mängi olulist rolli mitte ainult kehade tasakaalu tingimuse täitmine, vaid ka tasakaalu kvalitatiivne omadus, mida nimetatakse stabiilsuseks. Kehade tasakaalu on kolme tüüpi: stabiilne, ebastabiilne ja ükskõikne. Tasakaalu nimetatakse stabiilseks, kui pärast väikeseid välismõjusid naaseb keha algsesse tasakaaluolekusse. See juhtub siis, kui keha kerge nihkega mis tahes suunas algsest asendist muutub kehale mõjuvate jõudude resultant nullist erinevaks ja on suunatud tasakaaluasendisse. Näiteks pall on süvendi allosas stabiilses tasakaalus.

Üldine seisund keha tasakaalu saavutamiseks. Neid kahte järeldust kombineerides saame sõnastada keha tasakaalu üldtingimuse: keha on tasakaalus, kui kõigi temale rakenduvate jõudude vektorite geomeetriline summa ja nende jõudude momentide algebraline summa telje suhtes pöörlemissagedus on võrdsed nulliga.

16. küsimusAurustumine ja kondenseerumine. Aurustumine. Keev vedelik. Vedeliku keemise sõltuvus rõhust.

Aurustumine - tilkade vedelike omadus muuta oma agregatsiooni olekut ja muutuda auruks. Auru moodustumist, mis toimub ainult vedelikupiiskade pinnal, nimetatakse aurustumiseks. Aurustamist kogu vedeliku mahu ulatuses nimetatakse keemiseks; see toimub teatud temperatuuril sõltuvalt rõhust. Rõhku, mille juures vedelik antud temperatuuril keeb, nimetatakse küllastunud auru rõhuks pnp, selle väärtus sõltub vedeliku tüübist ja temperatuurist.

Aurustumine- aine ülemineku protsess vedelast olekust gaasilisse olekusse (aur). Aurustumisprotsess on kondensatsiooniprotsessi vastupidine protsess (üleminek auruolekust vedelasse olekusse. Aurustumine (aurustumine), aine üleminek kondenseerunud (tahkest või vedelast) faasist gaasilisse (aurusse); esimest järku faasisiire.

Kondensatsioon - See on aurustumise vastupidine protsess. Kondenseerumise käigus naasevad auru molekulid vedelikku. Suletud anumas võivad vedelik ja selle aur olla dünaamilises tasakaalus, kui vedelikust väljuvate molekulide arv on võrdne aurust vedelikku tagasi pöörduvate molekulide arvuga, st kui aurustumiskiirus ja kondensatsioon on sama. Sellist süsteemi nimetatakse kahefaasiliseks. Auru, mis on oma vedelikuga tasakaalus, nimetatakse küllastunud. Vedeliku pinnaühikust ühes sekundis eralduv molekulide arv sõltub vedeliku temperatuurist. Aurust vedelikku naasvate molekulide arv sõltub aurumolekulide kontsentratsioonist ja nende soojusliikumise keskmisest kiirusest, mille määrab auru temperatuur.

Keetmine- vedelikus aurustumisprotsess (aine üleminek vedelikust gaasilisse olekusse) koos faaside eraldumise piiride ilmnemisega. Keemistemperatuur atmosfäärirõhul on tavaliselt antud keemiliselt puhta aine üheks peamiseks füüsikalis-keemiliseks omaduseks.

Keetmist eristatakse tüübi järgi:

1. keetmine vaba konvektsiooniga suures mahus;

2. keetmine sundkonvektsioonil;

3. samuti vedeliku keskmise temperatuuri ja küllastustemperatuuri suhtes:

4. küllastustemperatuurini alakuumutatud vedeliku keetmine (pinnakeemine);

5. küllastustemperatuurini kuumutatud vedeliku keetmine

Mull

Keetmine , milles aur tekib perioodiliselt tuumastuvate ja kasvavate mullide kujul, nimetatakse tuumakeetmiseks. Aeglase tuumakeemisega tekivad vedelikku (täpsemalt tavaliselt anuma seintele või põhja) auruga täidetud mullid. Mullide sees oleva vedeliku intensiivse aurustumise tõttu need kasvavad, hõljuvad ja aur eraldub vedeliku kohal olevasse aurufaasi. Sel juhul on seinalähedases kihis vedelik veidi ülekuumenenud, st selle temperatuur ületab nominaalse keemistemperatuuri. Tavatingimustes on see erinevus väike (suurusjärgus üks kraad).

Film

Kui soojusvoog suureneb teatud kriitilise väärtuseni, ühinevad üksikud mullid, moodustades anuma seina lähedal pideva aurukihi, mis perioodiliselt puruneb vedeliku mahuks. Seda režiimi nimetatakse filmirežiimiks.

©2015-2019 sait
Kõik õigused kuuluvad nende autoritele. See sait ei pretendeeri autorlusele, kuid pakub tasuta kasutamist.
Lehe loomise kuupäev: 2016-08-20

Sisemist energiat saab muuta kahel viisil.

Kui keha kallal tööd teha, suureneb selle siseenergia.

Kui keha ise teeb töö ära, väheneb tema siseenergia.

Soojusülekandel on kolm lihtsat (elementaarset) tüüpi:

Soojusjuhtivus

Konvektsioon

Konvektsioon on soojusülekande nähtus vedelikes või gaasides või granuleeritud keskkonnas ainevoolude kaudu. On olemas nn loomulik konvektsioon, mis tekib aines spontaanselt, kui see kuumutatakse gravitatsiooniväljas ebaühtlaselt. Sellise konvektsiooni korral aine alumised kihid soojenevad, muutuvad kergemaks ja ujuvad üles ning ülemised kihid, vastupidi, jahtuvad, muutuvad raskemaks ja vajuvad alla, misjärel protsessi korratakse ikka ja jälle.

Soojuskiirgus ehk kiirgus on energia ülekandmine ühelt kehalt teisele elektromagnetlainetena nende soojusenergia tõttu.

Ideaalse gaasi siseenergia

Ideaalse gaasi definitsiooni põhjal puudub tal siseenergia potentsiaalne komponent (pole olemas molekulaarseid vastastikmõjusid, välja arvatud šokk). Seega esindab ideaalse gaasi siseenergia ainult selle molekulide liikumise kineetilist energiat. Varem (võrrand 2.10) on näidatud, et gaasimolekulide translatsioonilise liikumise kineetiline energia on otseselt võrdeline selle absoluutse temperatuuriga.

Kasutades universaalse gaasikonstandi (4.6) avaldist, saame määrata konstandi α väärtuse.

Seega määratakse ühe ideaalse gaasi molekuli translatsioonilise liikumise kineetiline energia avaldisega.

Kineetilise teooria kohaselt on energia jaotus vabadusastmete vahel ühtlane. Translatsioonilisel liikumisel on 3 vabadusastet. Järelikult moodustab gaasimolekuli üks liikumisvabaduse aste 1/3 selle kineetilisest energiast.

Kahe-, kolme- ja mitmeaatomiliste gaasimolekulide puhul on lisaks translatsioonilise liikumise vabadusastmetele olemas ka molekuli pöörleva liikumise vabadusastmed. Kaheaatomiliste gaasimolekulide puhul on pöörleva liikumise vabadusastmete arv 2, kolme- ja mitmeaatomiliste molekulide puhul 3.

Kuna molekuli liikumisenergia jaotus kõikide vabadusastmete vahel on ühtlane ja molekulide arv ühes kilomoolis gaasis on võrdne Nμ-ga, saab ideaalse gaasi kilomooli siseenergia saada avaldise korrutamisega. (4.11) molekulide arvu järgi ühes kilomoolis ja antud gaasi molekuli liikumisvabadusastmete arvu järgi .

kus Uμ on kilomooli gaasi siseenergia J/kmol, i on gaasimolekuli liikumisvabadusastmete arv.

1-aatomilise gaasi puhul i = 3, 2-aatomilise gaasi puhul i = 5, 3-aatomilise ja mitmeaatomilise gaasi puhul i = 6.

Elekter. Elektrivoolu olemasolu tingimused. EMF. Ohmi seadus tervikliku vooluringi jaoks. Töö ja praegune võimsus. Joule-Lenzi seadus.

Elektrivoolu olemasoluks vajalike tingimuste hulka kuuluvad: vabade elektrilaengute olemasolu keskkonnas ja elektrivälja teke keskkonnas. Elektriväli keskkonnas on vajalik vabade laengute suunalise liikumise tekitamiseks. Teatavasti mõjub laengule q intensiivsusega E elektriväljas jõud F = qE, mis põhjustab vabade laengute liikumise elektrivälja suunas. Märk elektrivälja olemasolust juhis on nullist erineva potentsiaalivahe olemasolu juhi mis tahes kahe punkti vahel.

Elektrilised jõud ei suuda aga pikka aega elektrivoolu säilitada. Elektrilaengute suunatud liikumine mõne aja pärast viib juhi otstes potentsiaalide ühtlustumiseni ja sellest tulenevalt elektrivälja kadumiseni selles. Voolu säilitamiseks elektriahelas peavad laengud mõjuma lisaks Coulombi jõududele ka mitteelektrilise iseloomuga jõududele (välisjõududele). Vooluallikaks nimetatakse seadet, mis tekitab välisjõude, säilitab ahela potentsiaalide erinevust ja muundab erinevat tüüpi energiat elektrienergiaks.

Elektrivoolu olemasolu tingimused:

vabade laengukandjate olemasolu

· potentsiaalide erinevuse olemasolu. need on voolu tekkimise tingimused. voolu olemasoluks

· suletud vooluring

· välisjõudude allikas, mis säilitab potentsiaalse erinevuse.

Kõiki elektriliselt laetud osakestele mõjuvaid jõude, välja arvatud elektrostaatilised (Coulombi) jõud, nimetatakse kõrvaljõududeks.

Elektromotoorjõud.

Elektromotoorjõud (EMF) on skalaarne füüsikaline suurus, mis iseloomustab väliste (mittepotentsiaalsete) jõudude tööd alalis- või vahelduvvooluallikates. Suletud juhtivas ahelas on EMF võrdne nende jõudude tööga ühe positiivse laengu liigutamiseks mööda vooluringi.

EMF-i ühik, nagu pinge, on volt. Me võime rääkida elektromotoorjõust vooluringi mis tahes osas. Galvaanielemendi elektromotoorjõud on arvuliselt võrdne välisjõudude tööga elemendi sees üksiku positiivse laengu liigutamisel selle negatiivsest poolusest positiivsele. EMF-i märk määratakse sõltuvalt vooluallika sisselülitatud vooluahela sektsiooni suvaliselt valitud ümbersõidu suunast.

Ohmi seadus tervikliku vooluringi jaoks.

Vaatleme lihtsaimat terviklikku vooluahelat, mis koosneb vooluallikast ja takistist takistusega R. Vooluallikal, millel on emf ε, on takistus r, seda nimetatakse vooluallika sisetakistuseks. Ohmi seaduse saamiseks tervikliku vooluringi jaoks kasutame energia jäävuse seadust.

Laske laeng q läbida juhi ristlõiget aja Δt jooksul. Siis on valemi järgi laengu q liigutamisel välisjõudude poolt tehtav töö võrdne . Voolutugevuse definitsioonist saame: q = IΔt. Seega,.

Välisjõudude töö tõttu eraldub voolu läbimisel vooluringi selle välistele ja sisemistele Joule-Lenzi seadusele teatud kogus soojust. võrdne:

Vastavalt energia jäävuse seadusele on A st = Q, seega Seega Seega on vooluallika emf võrdne vooluahela välis- ja sisesektsiooni pingelanguste summaga.