Under hvilke omstendigheter avtar kroppens indre energi? Måter å endre intern energi - Kunnskapshypermarked

1. Det er to typer mekanisk energi: kinetisk og potensial. Enhver bevegelig kropp har kinetisk energi; den er direkte proporsjonal med kroppens masse og kvadratet på dens hastighet. Kropper som samhandler med hverandre har potensiell energi. Den potensielle energien til en kropp som samhandler med jorden er direkte proporsjonal med dens masse og avstanden mellom
ham og jordens overflate.

Summen av den kinetiske og potensielle energien til et legeme kalles dens totale mekaniske energi. Dermed avhenger den totale mekaniske energien av kroppens bevegelseshastighet og av dens posisjon i forhold til kroppen som den samhandler med.

Hvis en kropp har energi, kan den jobbe. Når arbeidet er gjort, endres energien i kroppen. Verdien av arbeid er lik endringen i energi.

2. Hvis luft pumpes inn i en tykkvegget krukke lukket med en propp, hvis bunn er dekket med vann (fig. 67), så vil proppen etter en tid fly ut av krukken og det dannes tåke i krukken.

Dette forklares med at det er vanndamp i luften i glasset, som dannes når vann fordamper. Utseendet til tåke betyr at dampen har blitt til vann, dvs. kondensert, og dette kan skje når temperaturen synker. Følgelig sank lufttemperaturen i glasset.

Grunnen til dette er følgende. Korken fløy ut av krukken fordi luften der virket på den med en viss kraft. Luften fungerte da pluggen kom ut. Det er kjent at en kropp kan utføre arbeid hvis den har energi. Derfor har luften i krukken energi.

Etter hvert som luften utførte arbeid, sank temperaturen og tilstanden endret seg. Samtidig endret ikke luftens mekaniske energi: verken hastigheten eller posisjonen i forhold til jorden endret seg. Følgelig ble arbeidet ikke utført på grunn av mekanisk, men på grunn av annen energi. Denne energien er indre energi luft i krukken.

3. Den indre energien til en kropp er summen av den kinetiske bevegelsesenergien til molekylene og den potensielle energien til deres interaksjon.

Molekyler har kinetisk energi \((E_к) \) , siden de er i bevegelse, og potensiell energi \((E_п) \) , siden de samhandler.

Intern energi er merket med bokstaven \(U\) . Enheten for indre energi er 1 joule (1 J).

\[ U=E_к+E_п \]

4. Jo større bevegelseshastigheten til molekylene er, jo høyere er kroppstemperaturen, derfor, indre energi avhenger av kroppstemperatur. For å transformere et stoff fra en fast til en flytende tilstand, for eksempel for å gjøre is til vann, må du tilføre energi til det. Følgelig vil vann ha mer indre energi enn is med samme masse, og derfor indre energi avhenger av kroppens aggregeringstilstand.

Den indre energien til en kropp er ikke avhengig av dens bevegelse som helhet og av dens interaksjon med andre kropper. Dermed er den indre energien til en ball som ligger på bordet og på gulvet den samme, så vel som en ball som er stasjonær og rullende på gulvet (hvis vi selvfølgelig neglisjerer motstanden mot dens bevegelse).

Endringen i indre energi kan bedømmes ut fra verdien av arbeidet som er utført. I tillegg, siden den indre energien til en kropp avhenger av dens temperatur, kan en endring i kroppens temperatur brukes til å bedømme endringen i dens indre energi.

5. Intern energi kan endres ved å gjøre arbeid. I det beskrevne eksperimentet ble således den indre energien til luft og vanndamp i krukken redusert etter hvert som de utførte arbeidet med å skyve ut proppen. Samtidig sank temperaturen på luften og vanndampen, noe som fremgår av utseendet på tåke.

Hvis du slår et stykke bly flere ganger med en hammer, kan du til og med merke ved berøring at blystykket vil varmes opp. Følgelig økte hans indre energi, så vel som den indre energien til hammeren. Dette skjedde fordi det ble jobbet med et stykke bly.

Hvis kroppen selv fungerer, reduseres dens indre energi, og hvis det arbeides med den, øker dens indre energi.

Heller du varmt vann i et glass kaldt vann, vil temperaturen på det varme vannet synke, og temperaturen på det kalde vannet øker. I dette tilfellet blir det ikke gjort noe arbeid, men den interne energien til varmt vann reduseres, noe som fremgår av en reduksjon i temperaturen.

Siden temperaturen på det varme vannet i begynnelsen var høyere enn temperaturen på det kalde vannet, er den indre energien til det varme vannet større. Dette betyr at varmtvannsmolekyler har mer kinetisk energi enn kaldtvannsmolekyler. Varmtvannsmolekyler overfører denne energien til kaldtvannsmolekyler under kollisjoner, og den kinetiske energien til kaldtvannsmolekyler øker. Den kinetiske energien til varmtvannsmolekyler avtar.

I det betraktede eksemplet utføres ikke mekanisk arbeid den indre energien til kroppene varmeoverføring.

Varmeoverføring er metoden for å endre den indre energien til en kropp ved å overføre energi fra en del av kroppen til en annen eller fra en kropp til en annen uten å gjøre arbeid.

Del 1

1. Den indre energien til en gass i et forseglet kar med konstant volum bestemmes av

1) kaotisk bevegelse av gassmolekyler
2) bevegelse av hele fartøyet med gass
3) interaksjon av fartøyet med gass og jorden
4) virkningen av ytre krefter på et fartøy med gass

2. Den indre energien til en kropp avhenger av

A) kroppsvekt
B) kroppsposisjon i forhold til jordens overflate
B) bevegelseshastigheten til kroppen (i fravær av friksjon)

Korrekt svar

1) bare A
2) bare B
3) bare B
4) bare B og C

3. Den indre energien til en kropp er ikke avhengig av

A) kroppstemperatur
B) kroppsvekt
B) kroppsposisjon i forhold til jordens overflate

Korrekt svar

1) bare A
2) bare B
3) bare B
4) bare A og B

4. Hvordan endres den indre energien i en kropp når den varmes opp?

1) øker
2) reduseres
3) for gasser øker den, for faste stoffer og væsker endres den ikke
4) for gasser endres ikke, for faste stoffer og væsker øker det

5. Den indre energien til en mynt øker hvis den

1) varme i varmt vann
2) senkes i vann med samme temperatur
3) få den til å bevege seg i en viss hastighet
4) heve over jordens overflate

6. Ett glass vann står på et bord i rommet, og et annet glass vann med samme masse og samme temperatur står på en hylle som henger i en høyde på 80 cm i forhold til bordet. Den indre energien til et glass vann på bordet er

1) indre energi av vann på sokkelen
2) mer intern energi av vann på sokkelen
3) mindre indre energi av vann på sokkelen
4) lik null

7. Etter at den varme delen er nedsenket i kaldt vann, vil den indre energien

1) både deler og vann vil øke
2) både deler og vann vil avta
3) delene vil avta og vannet vil øke
4) deler vil øke og vann vil avta

8. Ett glass vann står på bordet i rommet, og et annet glass vann med samme masse og samme temperatur er i et fly som flyr med en hastighet på 800 km/t. Intern energi av vann i et fly

1) lik den indre energien til vann i rommet
2) mer intern energi av vann i rommet
3) mindre intern energi av vann i rommet
4) lik null

9. Etter at varmt vann er hellet i en kopp stående på bordet, den interne energien

1) kopper og vann økte
2) kopper og vann redusert
3) koppene minket og vannet økte
4) koppene økte og vannet redusert

10. Kroppstemperaturen kan økes hvis

A. Arbeid med det.
B. Gi ham litt varme.

Korrekt svar

1) bare A
2) bare B
3) både A og B
4) verken A eller B

11. Blykulen avkjøles i kjøleskapet. Hvordan endres den indre energien til ballen, massen og tettheten til stoffet i ballen? Bestem for hver fysisk mengde den tilsvarende endringens natur. Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

FYSISK mengde
A) indre energi
B) masse
B) tetthet

ENDRINGENS ART
1) øker
2) reduseres
3) endres ikke

12. Luft pumpes inn i flasken, tett lukket med en propp. På et tidspunkt flyr korken ut av flasken. Hva skjer med luftvolumet, dens indre energi og temperatur? For hver fysiske mengde, bestemme arten av endringen. Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

FYSISK mengde
A) volum
B) indre energi
B) temperatur

ENDRINGENS ART
1) øker
2) reduseres
3) endres ikke

Svar

Derfor, ved å endre temperaturen i kroppen, endrer vi dens indre energi. Når en kropp varmes opp, øker dens indre energi, og når den avkjøles, avtar den.

La oss gjøre et eksperiment. Vi fester et tynnvegget messingrør til stativet. Hell litt eter i den og lukk den godt med en propp. La oss nå vikle et tau rundt røret og begynne å gni røret med det, raskt trekke det inn i tauet i den ene eller den andre retningen. Etter en tid vil den indre energien i røret med eter øke så mye at eteren vil koke og den resulterende dampen vil presse ut pluggen (fig. 60).

Denne erfaringen viser det Den indre energien til en kropp kan endres ved å utføre arbeid på kroppen, spesielt ved friksjon.

Ved å endre den indre energien til et trestykke gjennom friksjon, laget våre forfedre ild. Antennelsestemperaturen til tre er 250 °C. Derfor, for å få fyr, må du gni ett stykke tre mot et annet til temperaturen når denne verdien. Er det lett? Da heltene i Jules Vernes roman "Den mystiske øya" prøvde å lage ild på denne måten, lyktes de ikke.

"Hvis energien som Neb og Pencroff brukte kunne omdannes til varme, ville det sannsynligvis være nok til å varme opp kjelen til en havgående dampbåt. Men resultatet av deres innsats var null. men mye mindre enn deltakerne selv denne operasjonen.

Etter en times arbeid ble Pencroft gjennomvåt av svette og kastet trebitene i irritasjon og sa:
- Ikke fortell meg at villmenn lager ild på denne måten! Jeg vil heller tro at det snør om sommeren. Det er sannsynligvis lettere å tenne håndflatene dine ved å gni dem sammen."

Årsaken til at de mislyktes var at brann ikke måtte oppstå ved å bare gni et trestykke mot et annet, men ved å bore i en planke med en skjerpet stokk (fig. 61). Deretter kan du, med litt dyktighet, øke temperaturen i stavkontakten med 20 °C på 1 sekund. Og for å bringe pinnen til forbrenning, tar det bare 250/20 = 12,5 sekunder!

Selv i dag er det mange som «lager» ild ved friksjon – ved å gni fyrstikker mot en fyrstikkeske. Hvor lenge siden dukket det opp treff? Produksjonen av de første (fosfor) fyrstikkene begynte på 30-tallet. XIX århundre Fosfor antennes ved ganske lav varme - bare opptil 60 ° C. Derfor, for å tenne en fosforfyrstikk, var det nok å slå den på nesten hvilken som helst overflate (starter fra nærmeste vegg og slutter med støvelen). Imidlertid var disse fyrstikkene veldig farlige: de var giftige og forårsaket ofte branner på grunn av deres lette forbrenning. Sikkerhetsfyrstikker (som vi fortsatt bruker i dag) ble oppfunnet i 1855 i Sverige (derav navnet "svenske fyrstikker"). Fosfor i disse fyrstikkene erstattes av andre brennbare stoffer.

Så ved friksjon kan du øke temperaturen til et stoff. Jobber med kroppen(for eksempel slå et stykke bly med en hammer, bøye og løsne en ledning, flytte en gjenstand over overflaten til en annen eller komprimere en gass i en sylinder med et stempel), vi øker dens indre energi. Hvis kroppen selv gjør jobben" (på grunn av dens indre energi), så avtar den indre energien i kroppen og kroppen avkjøles.

La oss observere dette eksperimentelt. Ta en tykkvegget glassbeholder og lukk den godt med en gummipropp med et hull. Gjennom dette hullet, ved hjelp av en pumpe, vil vi begynne å pumpe luft inn i fartøyet. Etter en tid vil korken støyende fly ut av fartøyet, og tåke vil dukke opp i selve fartøyet (fig. 62). Utseendet til tåke betyr at luften i fartøyet har blitt kaldere, og derfor har dens indre energi redusert. Dette forklares med det faktum at den komprimerte luften i fartøyet, som presset ut pluggen, virket ved å redusere dens indre energi. Derfor falt lufttemperaturen.

Den indre energien i kroppen kan endres uten å gjøre arbeid. Den kan for eksempel økes ved å varme opp en vannkoker på komfyren eller senke en skje ned i et glass varm te. Peisen der bålet er tent, taket på huset opplyst av solen, etc. er oppvarmet En økning i kroppens temperatur betyr i alle disse tilfellene en økning i deres indre energi, men denne økningen skjer uten å utføre arbeid. .

En endring i den indre energien til en kropp uten å gjøre arbeid kalles varmeveksling. Varmeutveksling skjer mellom kropper (eller deler av samme kropp) som har forskjellige temperaturer.

Hvordan skjer for eksempel varmeoverføring når en kald skje kommer i kontakt med varmt vann? For det første overstiger gjennomsnittshastigheten og kinetisk energi til varmtvannsmolekylene gjennomsnittshastigheten og kinetisk energi til partiklene til metallet som skjeen er laget av. Men på de stedene der skjeen kommer i kontakt med vann, begynner varmtvannsmolekylene å overføre deler av kinetisk energi til skjeens partikle, og de begynner å bevege seg raskere. Den kinetiske energien til vannmolekylene avtar, og den kinetiske energien til skjepartiklene øker. Sammen med energien endres også temperaturen: vannet avkjøles gradvis, og skjeen varmes opp. Temperaturen deres endres til den blir den samme ved både vannet og skjeen.

En del av den indre energien som overføres fra en kropp til en annen under varmeveksling er betegnet med en bokstav og kalt mengde varme.
Q er mengden varme.

Mengden varme må ikke forveksles med temperatur. Temperaturen måles i grader, og varmemengden (som all annen energi) måles i joule.

Når kropper med forskjellige temperaturer kommer i kontakt, avgir den varmere kroppen litt varme, og den kaldere kroppen mottar den.

Så det er to måter å endre indre energi på: 1) gjør arbeid og 2) varmeveksling. Når du implementerer den første av disse metodene, endres den indre energien til kroppen med mengden arbeid utført A, og når du implementerer den andre av dem - med en mengde lik mengden varme som overføres Q

Det er interessant at begge metodene som vurderes kan føre til nøyaktig de samme resultatene. Derfor er det umulig å bestemme ved hvilken av disse metodene det ble oppnådd med det endelige resultatet. Når vi tar en oppvarmet stålstrikkepinne fra et bord, vil vi ikke kunne fortelle hvordan den ble oppvarmet - ved friksjon eller kontakt med en varm kropp. I prinsippet kan det være det ene eller det andre.

1. Nevn to måter å endre den indre energien i kroppen på. 2. Gi eksempler på å øke den indre energien i en kropp ved å arbeide med den. 3. Gi eksempler på økning og reduksjon i den indre energien i en kropp som følge av varmeveksling. 4. Hva er mengden varme? Hvordan er det utpekt? 5. I hvilke enheter måles varmemengden? 6. På hvilke måter kan du lage ild? 7. Når begynte produksjonen av fyrstikker?

Trykk en mynt eller et stykke folie på en papp eller et trestykke. Etter å ha gjort først 10, deretter 20 osv. bevegelser i den ene eller den andre retningen, legg merke til hva som skjer med temperaturen på kroppene under friksjon. Hvordan avhenger endringen i kroppens indre energi av mengden arbeid som utføres?

Sendt inn av lesere fra internettsider

Gratis elektroniske publikasjoner, fysikkbibliotek, fysikktimer, fysikkprogram, fysikkleksjonsnotater, fysikklærebøker, ferdige lekser

Leksjonens innhold leksjonsnotater støttende frame leksjon presentasjon akselerasjon metoder interaktive teknologier Øve på oppgaver og øvelser selvtestverksteder, treninger, case, oppdrag lekser diskusjonsspørsmål retoriske spørsmål fra studenter Illustrasjoner lyd, videoklipp og multimedia fotografier, bilder, grafikk, tabeller, diagrammer, humor, anekdoter, vitser, tegneserier, lignelser, ordtak, kryssord, sitater Tillegg sammendrag artikler triks for nysgjerrige cribs lærebøker grunnleggende og tilleggsordbok med begreper andre Forbedre lærebøker og leksjonerrette feil i læreboka oppdatere et fragment i en lærebok, elementer av innovasjon i leksjonen, erstatte utdatert kunnskap med ny Kun for lærere perfekte leksjoner kalenderplan for året; Integrerte leksjoner

Hvordan endre den mekaniske energien i kroppen? Ja, veldig enkelt. Endre plasseringen eller øke hastigheten. Du kan for eksempel sparke en ball eller løfte den høyere opp fra bakken.

I det første tilfellet vil vi endre dens kinetiske energi, i det andre, potensiell energi. Hva med indre energi? Hvordan endre den indre energien i kroppen? Først, la oss finne ut hva det er. Intern energi er den kinetiske og potensielle energien til partikler - dette er energien til deres bevegelse. Og hastigheten på deres bevegelse, som kjent, avhenger av temperaturen. Det vil si at den logiske konklusjonen er at ved å øke kroppstemperaturen vil vi øke dens indre energi. Den enkleste måten å øke kroppstemperaturen på er gjennom varmeveksling. Når kropper med forskjellige temperaturer kommer i kontakt, varmes den kaldere kroppen opp på bekostning av den varmere. I dette tilfellet avkjøles den varmere kroppen.

Et enkelt hverdagseksempel: en kald skje i en kopp varm te varmes opp veldig raskt, mens teen avkjøles litt. Økende kroppstemperatur er mulig på andre måter. Hva gjør vi alle når ansiktet eller hendene blir kalde ute? Vi trer dem. Når gjenstander gni, varmes de opp. Også gjenstander varmes opp når de utsettes for støt, trykk, det vil si når de samhandler. Alle vet hvordan ild ble laget i oldtiden – enten ved å gni trebiter mot hverandre, eller ved å slå flint på en annen stein. Også i vår tid bruker silisiumlightere friksjon av en metallstang mot flint.

Til nå har vi snakket om å endre den indre energien ved å endre den kinetiske energien til dens bestanddeler. Hva med den potensielle energien til de samme partiklene? Som kjent er den potensielle energien til partikler energien til deres relative posisjoner. Derfor, for å endre den potensielle energien til partiklene i kroppen, må vi deformere kroppen: komprimere, vri og så videre, det vil si endre plasseringen av partiklene i forhold til hverandre. Dette oppnås ved å påvirke kroppen. Vi endrer hastigheten til individuelle deler av kroppen, det vil si at vi jobber med den.

Dermed oppnås alle tilfeller av å påvirke kroppen for å endre dens indre energi på to måter. Enten ved å overføre varme til den, det vil si varmeoverføring, eller ved å endre hastigheten på partiklene, det vil si å gjøre arbeid på kroppen.

Eksempler på endringer i indre energi- Dette er nesten alle prosesser som skjer i verden. Den indre energien til partikler endres ikke i tilfellet når absolutt ingenting skjer med kroppen, som du ser er ekstremt sjelden - loven om bevaring av energi er i kraft. Det skjer noe rundt oss hele tiden. Selv med gjenstander som ved første øyekast ingenting skjer med, forekommer faktisk forskjellige endringer som er usynlige for oss: mindre endringer i temperatur, små deformasjoner og så videre. Stolen bøyer seg under vekten vår, temperaturen på boken i hyllen endres litt for hver luftbevegelse, for ikke å snakke om utkastene. Vel, når det gjelder levende kropper, er det tydelig uten ord at noe skjer inni dem hele tiden, og den indre energien endres nesten i hvert øyeblikk.

Intern energi kan endres på to måter.

Hvis det arbeides på en kropp, øker dens indre energi.

Kroppens indre energi(betegnet som E eller U) er summen av energiene til molekylære interaksjoner og termiske bevegelser til molekylet. Intern energi er en unik funksjon av systemets tilstand. Dette betyr at når et system befinner seg i en gitt tilstand, får dets indre energi verdien som ligger i denne tilstanden, uavhengig av systemets tidligere historie. Følgelig vil endringen i intern energi under overgangen fra en tilstand til en annen alltid være lik forskjellen mellom dens verdier i slutt- og starttilstanden, uavhengig av banen som overgangen fant sted.

Den indre energien til en kropp kan ikke måles direkte. Du kan bare bestemme endringen i indre energi:

Denne formelen er et matematisk uttrykk for termodynamikkens første lov

For kvasi-statiske prosesser gjelder følgende relasjon:

Temperatur målt i kelvin

Entropi målt i joule/kelvin

Trykk målt i pascal

Kjemisk potensial

Antall partikler i systemer

Forbrenningsvarme av drivstoff. Betinget drivstoff. Mengden luft som kreves for forbrenning av drivstoff.

Kvaliteten på et drivstoff bedømmes etter dets brennverdi. For å karakterisere fast og flytende brensel brukes den spesifikke forbrenningsvarmen, som er mengden varme som frigjøres ved fullstendig forbrenning av en masseenhet (kJ/kg). For gassformig brensel brukes den volumetriske brennverdiindikatoren, som er mengden varme som frigjøres ved forbrenning av et enhetsvolum (kJ/m3). I tillegg vurderes gassformig brensel i noen tilfeller ut fra mengden varme som frigjøres ved fullstendig forbrenning av ett mol gass (kJ/mol).

Forbrenningsvarmen bestemmes ikke bare teoretisk, men også eksperimentelt, ved å brenne en viss mengde drivstoff i spesielle enheter kalt kalorimetre. Forbrenningsvarmen estimeres ved økningen i vanntemperaturen i kolorimeteret. Resultatene oppnådd ved denne metoden er nær verdiene beregnet fra drivstoffets elementære sammensetning.

Spørsmål 14Endring i intern energi under oppvarming og kjøling. Arbeid av gass når volumet endres.

Den indre energien til en kropp avhenger på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekylene, og denne energien avhenger i sin tur av temperaturen. Derfor, ved å endre temperaturen til en kropp, endrer vi dens indre energi Når en kropp varmes opp, øker dens indre energi, og når den avkjøles, reduseres den.

Endring i indre energi kropp uten å gjøre arbeid kalles varmeoverføring. Varmeutveksling skjer mellom kropper (eller deler av samme kropp) som har forskjellige temperaturer.

En del av den indre energien som overføres fra en kropp til en annen under varmeveksling er betegnet med en bokstav og kalt mengden varme.

Q er mengden varme.

Mengden varme må ikke forveksles med temperatur. Temperaturen måles i grader, og varmemengden (som all annen energi) måles i joule.

Når kropper med forskjellige temperaturer kommer i kontakt, avgir den varmere kroppen litt varme, og den kaldere kroppen mottar den.

Arbeid under isobar ekspansjon av gass. En av de viktigste termodynamiske prosessene som forekommer i de fleste varmemotorer er prosessen med gassekspansjon med ytelsen av arbeidet. Det er lett å bestemme arbeidet som gjøres under isobarisk ekspansjon av en gass.

Hvis, under isobarisk ekspansjon av en gass fra volum V1 til volum V2, stempelet i sylinderen beveger seg en avstand l (fig. 106), så er arbeidet A" utført av gassen lik

Hvor p er gasstrykket, og er endringen i volumet.

Arbeid med en vilkårlig gassekspansjonsprosess. En vilkårlig prosess med gassekspansjon fra volum V1 til volum V2 kan representeres som et sett med alternerende isobariske og isokoriske prosesser.

Arbeid under isotermisk gassekspansjon. Ved å sammenligne arealene til figurene under isoterm- og isobar-seksjonene, kan vi konkludere med at ekspansjonen av gass fra volum V1 til volum V2 ved samme startverdi av gasstrykk ledsages ved isobarisk ekspansjon ved å utføre mer arbeid.

Arbeid under gasskompresjon. Når en gass ekspanderer, faller retningen til gasstrykkkraftvektoren sammen med retningen til forskyvningsvektoren, derfor er arbeidet A" utført av gassen positivt (A" > 0), og arbeidet A for ytre krefter er negativt: A = -A"< 0.

Når gassen komprimeres retningen til den ytre kraftvektoren faller sammen med forskyvningsretningen, derfor er arbeidet A med eksterne krefter positivt (A > 0), og arbeidet A" utført av gassen er negativt (A"< 0).

Adiabatisk prosess. I tillegg til isobariske, isokoriske og isotermiske prosesser, er adiabatiske prosesser ofte vurdert i termodynamikk.

En adiabatisk prosess er en prosess som skjer i et termodynamisk system i fravær av varmeveksling med omgivende kropper, dvs. under betingelsen Q = 0.

Spørsmål 15 Forutsetninger for kroppslikevekt. Kraftens øyeblikk. Typer balanse.

Likevekt, eller balanse, av et visst antall relaterte fenomener innen natur- og humanvitenskap.

Et system anses å være i likevekt dersom alle påvirkninger på dette systemet kompenseres av andre eller er helt fraværende. Et lignende konsept er bærekraft. Likevekt kan være stabil, ustabil eller likegyldig.

Typiske eksempler på likevekt:

1. Mekanisk likevekt, også kjent som statisk likevekt, er tilstanden til et legeme i hvile eller i jevn bevegelse der summen av kreftene og momentene som virker på det er null.

2. Kjemisk likevekt - en posisjon der en kjemisk reaksjon fortsetter i samme grad som den omvendte reaksjonen, og som et resultat er det ingen endring i mengden av hver komponent.

3. Den fysiske balansen mellom mennesker og dyr, som opprettholdes ved å forstå dens nødvendighet og, i noen tilfeller, ved kunstig å opprettholde denne balansen [kilde ikke spesifisert 948 dager].

4. Termodynamisk likevekt er en tilstand i et system der dets interne prosesser ikke fører til endringer i makroskopiske parametere (som temperatur og trykk).

R lik null av en algebraisk sum øyeblikk av kraft betyr ikke at kroppen nødvendigvis er i ro. I flere milliarder år fortsetter jordens rotasjon rundt sin akse med en konstant periode nettopp fordi den algebraiske summen av kreftmomentene som virker på jorden fra andre legemer er svært liten. Av samme grunn fortsetter et spinnende sykkelhjul å rotere med konstant frekvens, og kun ytre krefter stopper denne rotasjonen.

Typer balanse. I praksis spilles en viktig rolle ikke bare av oppfyllelsen av tilstanden til likevekt av kropper, men også av den kvalitative egenskapen til likevekt, kalt stabilitet. Det er tre typer likevekt av kropper: stabil, ustabil og likegyldig. Likevekt kalles stabil hvis kroppen etter små ytre påvirkninger går tilbake til sin opprinnelige likevektstilstand. Dette skjer hvis, med en liten forskyvning av legemet i en hvilken som helst retning fra den opprinnelige posisjonen, blir resultanten av kreftene som virker på kroppen ikke-null og rettes mot likevektsposisjonen. For eksempel er en ball i stabil likevekt i bunnen av en fordypning.

Generell betingelse for kroppslikevekt. Ved å kombinere de to konklusjonene kan vi formulere en generell betingelse for likevekten til et legeme: et legeme er i likevekt hvis den geometriske summen av vektorene av alle krefter påført det og den algebraiske summen av momentene til disse kreftene i forhold til aksen rotasjon er lik null.

Spørsmål 16Fordamping og kondensering. Fordampning. Kokende væske. Avhengighet av væskekoking på trykk.

Fordampning - egenskapen til dråpevæsker til å endre deres aggregeringstilstand og bli til damp. Dampdannelse som bare skjer på overflaten av en dråpevæske kalles fordampning. Fordamping gjennom hele væskevolumet kalles koking; det skjer ved en viss temperatur avhengig av trykk. Trykket som en væske koker ved en gitt temperatur kalles mettet damptrykk pnp, verdien avhenger av væsketypen og dens temperatur.

Fordampning- prosessen med overgang av et stoff fra en flytende tilstand til en gassform (damp). Fordampningsprosessen er det motsatte av kondensasjonsprosessen (overgang fra en damptilstand til en flytende tilstand. Fordampning (fordamping), overgangen til et stoff fra en kondensert (fast eller flytende) fase til en gassformig (damp); førsteordens. faseovergang.

Kondensering – Dette er den omvendte prosessen med fordampning. Under kondensering går dampmolekylene tilbake til væsken. I et lukket kar kan en væske og dens damp være i en tilstand av dynamisk likevekt når antall molekyler som forlater væsken er lik antall molekyler som returnerer til væsken fra dampen, det vil si når fordampningshastigheten og kondens er de samme. Et slikt system kalles tofaset. Damp som er i likevekt med væsken kalles mettet. Antallet molekyler som sendes ut fra en enhets overflateareal av en væske i løpet av ett sekund, avhenger av temperaturen til væsken. Antall molekyler som returnerer fra damp til væske avhenger av konsentrasjonen av dampmolekyler og av gjennomsnittshastigheten til deres termiske bevegelse, som bestemmes av dampens temperatur.

Koking- prosessen med fordampning i en væske (overgang av et stoff fra en væske til en gassform), med utseendet til faseseparasjonsgrenser. Kokepunktet ved atmosfærisk trykk er vanligvis gitt som en av de viktigste fysisk-kjemiske egenskapene til et kjemisk rent stoff.

Koking er kjennetegnet etter type:

1. koking med fri konveksjon i et stort volum;

2. koking under tvungen konveksjon;

3. samt i forhold til væskens gjennomsnittstemperatur til metningstemperaturen:

4. koking av en væske som er undervarmet til metningstemperaturen (overflatekoking);

5. koking av en væske oppvarmet til metningstemperatur

Boble

Koking , hvor damp dannes i form av periodisk kjernedannende og voksende bobler kalles kjernekoking. Med langsom kjernekoking vises bobler fylt med damp i væsken (mer presist, vanligvis på veggene eller bunnen av karet). På grunn av den intense fordampningen av væsken inne i boblene, vokser de, flyter og damp slippes ut i dampfasen over væsken. I dette tilfellet er væsken i nærvegglaget i en lett overopphetet tilstand, det vil si at temperaturen overstiger det nominelle kokepunktet. Under normale forhold er denne forskjellen liten (i størrelsesorden en grad).

Film

Når varmestrømmen øker til en viss kritisk verdi, smelter individuelle bobler sammen, og danner et kontinuerlig damplag ved veggen av karet, som periodisk bryter inn i væskevolumet. Denne modusen kalles filmmodus.

©2015-2019 nettsted
Alle rettigheter tilhører deres forfattere. Dette nettstedet krever ikke forfatterskap, men tilbyr gratis bruk.
Opprettelsesdato for side: 2016-08-20

Intern energi kan endres på to måter.

Hvis det arbeides på en kropp, øker dens indre energi.

Hvis kroppen selv gjør arbeidet, reduseres dens indre energi.

Det er tre enkle (elementære) typer varmeoverføring:

Termisk ledningsevne

Konveksjon

Konveksjon er fenomenet varmeoverføring i væsker eller gasser, eller granulære medier ved strømmer av materie. Det er en såkalt naturlig konveksjon, som oppstår spontant i et stoff når det er ujevnt oppvarmet i et gravitasjonsfelt. Med slik konveksjon varmes de nedre lagene av stoffet opp, blir lettere og flyter opp, og de øvre lagene tvert imot avkjøles, blir tyngre og synker ned, hvoretter prosessen gjentas igjen og igjen.

Termisk stråling eller stråling er overføring av energi fra en kropp til en annen i form av elektromagnetiske bølger på grunn av deres termiske energi.

Intern energi til en ideell gass

Basert på definisjonen av en ideell gass, har den ikke en potensiell komponent av intern energi (det er ingen molekylære interaksjonskrefter, bortsett fra sjokk). Dermed representerer den indre energien til en ideell gass bare den kinetiske bevegelsesenergien til dens molekyler. Tidligere (ligning 2.10) ble det vist at den kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til gassmolekyler er direkte proporsjonal med dens absolutte temperatur.

Ved å bruke uttrykket for den universelle gasskonstanten (4.6) kan vi bestemme verdien av konstanten α.

Dermed vil den kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til ett molekyl av en ideell gass bli bestemt av uttrykket.

I samsvar med kinetisk teori er fordelingen av energi på tvers av frihetsgrader ensartet. Translasjonsbevegelse har 3 frihetsgrader. Følgelig vil en grad av bevegelsesfrihet for et gassmolekyl stå for 1/3 av dets kinetiske energi.

For to, tre og polyatomiske gassmolekyler, i tillegg til graden av frihet for translasjonsbevegelse, er det grader av frihet for rotasjonsbevegelsen til molekylet. For diatomiske gassmolekyler er antall grader av frihet for rotasjonsbevegelse 2, for tre og polyatomiske molekyler - 3.

Siden fordelingen av bevegelsesenergien til et molekyl over alle frihetsgrader er jevn, og antall molekyler i en kilomol gass er lik Nμ, kan den indre energien til en kilomol av en ideell gass oppnås ved å multiplisere uttrykk (4.11) ved antall molekyler i en kilomol og ved antall grader av bevegelsesfrihet for et molekyl av en gitt gass .

der Uμ er den indre energien til en kilomol gass i J/kmol, i er antall grader av bevegelsesfrihet til et gassmolekyl.

For 1-atomisk gass i = 3, for 2-atomisk gass i = 5, for 3-atomære og polyatomiske gasser i = 6.

Elektrisitet. Betingelser for eksistensen av elektrisk strøm. EMF. Ohms lov for en komplett krets. Arbeid og strømkraft. Joule-Lenz lov.

Blant betingelsene som er nødvendige for eksistensen av en elektrisk strøm er det: tilstedeværelsen av frie elektriske ladninger i mediet og dannelsen av et elektrisk felt i mediet. Et elektrisk felt i et medium er nødvendig for å skape retningsbestemt bevegelse av frie ladninger. Som kjent påvirkes en ladning q i et elektrisk felt med intensitet E av en kraft F = qE, som får frie ladninger til å bevege seg i retning av det elektriske feltet. Et tegn på eksistensen av et elektrisk felt i en leder er tilstedeværelsen av en ikke-null potensialforskjell mellom to punkter på lederen.

Elektriske krefter kan imidlertid ikke opprettholde en elektrisk strøm i lang tid. Den rettede bevegelsen av elektriske ladninger etter en tid fører til utjevning av potensialer ved endene av lederen og følgelig til forsvinningen av det elektriske feltet i den. For å opprettholde strøm i en elektrisk krets, må ladninger være utsatt for krefter av ikke-elektrisk karakter (ytre krefter) i tillegg til Coulomb-krefter. En enhet som skaper eksterne krefter, opprettholder en potensiell forskjell i en krets og konverterer ulike typer energi til elektrisk energi kalles en strømkilde.

Betingelser for eksistensen av elektrisk strøm:

tilstedeværelse av gratis ladebærere

· tilstedeværelse av potensiell forskjell. dette er betingelsene for forekomst av strøm. for at strømmen skal eksistere

· lukket krets

· en kilde til ytre krefter som opprettholder potensialforskjellen.

Eventuelle krefter som virker på elektrisk ladede partikler, med unntak av elektrostatiske (Coulomb) krefter, kalles fremmede krefter.

Elektromotorisk kraft.

Elektromotorisk kraft (EMF) er en skalar fysisk størrelse som karakteriserer arbeidet til eksterne (ikke-potensielle) krefter i like- eller vekselstrømkilder. I en lukket ledende krets er EMF lik arbeidet til disse kreftene for å flytte en enkelt positiv ladning langs kretsen.

Enheten for EMF, som spenning, er volt. Vi kan snakke om elektromotorisk kraft i hvilken som helst del av kretsen. Den elektromotoriske kraften til en galvanisk celle er numerisk lik arbeidet med eksterne krefter når en enkelt positiv ladning flyttes inne i elementet fra dens negative pol til dens positive. Tegnet til EMF bestemmes avhengig av den vilkårlig valgte bypassretningen til delen av kretsen der strømkilden er slått på.

Ohms lov for en komplett krets.

La oss vurdere den enkleste komplette kretsen som består av en strømkilde og en motstand med motstand R. En strømkilde som har en emf ε har en motstand r, den kalles den indre motstanden til strømkilden. For å få Ohms lov for en komplett krets bruker vi loven om bevaring av energi.

La en ladning q passere gjennom tverrsnittet av lederen i løpet av en tid Δt. Så, i henhold til formelen, er arbeidet utført av ytre krefter når en ladning q flyttes lik . Fra definisjonen av strømstyrke har vi: q = IΔt. Derfor,.

På grunn av arbeidet med eksterne krefter, når strømmen passerer gjennom kretsen, frigjøres en mengde varme på dens ytre og indre deler av kretsen, i henhold til Joule-Lenz-loven lik:

I henhold til loven om bevaring av energi, A st = Q, derfor er emf til strømkilden lik summen av spenningsfallet i de eksterne og interne seksjonene av kretsen.