Способы изменения внутренней энергии тела

мы закончили изучать тепловое расширение тело вы написали контрольную работу более или менее успешно и мы продолжаем изучать тепловые явления тема урока звучит так внутренняя энергия тела и способы ее изменения . количество теплоты количество тепло ты внутренняя энергия тела и способы ее изменения количества теплоты домашнее задание на понедельник конспект по учебнику баженовой параграф 34 35 и по задачнику генденштейн а много заданий но эта задача не вычислительные то вопросы вроде тех который был у вас в контрольной работе вот под номером 3 и отвечать точно также подробно письменно задачи 19 тира 112 качественные задачи далее 1 20-1 22 и еще два 127 129 ну здесь три здесь 3 нет здесь даже девять десять 1112 479 заданий но там не нужно много читать надо кратко но содержательно дать ответ на вопросы чтобы дать ответы на эти вопросы нужно внимательно послушать сегодня пока ничего не спрашивайте меня я вас спрошу здесь есть знакомое слово энергия конец седьмого класса как раз мы с вами посвятили изучению этой величины что означает что тело обладает энергией давайте вспомним что это значит пожалуйста артем совершенно верно если тела способны совершить работу то она обладает энергией в каких единицах измеряется энергия пожалуйста в джоулях отлично в механике мы изучали два вида энергии давайте вспомним что это за виды энергий саша мы изучали потенциальную и кинетическую энергию у меня в руках тело шар бильярдный нам вот он сейчас лежит на столе а теперь я его подниму его энергия изменилось какая именно потенциальная скажите пожалуйста а из-за чего этот шар обладает потенциальной энергий ведь я совершил работу чтобы его поднять и эта работа пошла на увеличение потенциальной энергии за счет чего этот шар обладает потенциальной энергий максим это сила и работа связана силой расстоянья спросил за счет чего он обладает над чем ага а стол стоит где а а пол на земле так если бы шар не притягивался к земли он обладал мне бы нужно было совершать работу чтобы его понять нет значит потенциальная энергия шара увеличилось из-за из-за существования силы тяжести а сила тяжести описывает какое взаимодействие взаимодействие с чем землей то есть из-за взаимодействия шара с землей когда я его поднимаю его потенциальная энергия увеличивается если бы земля не притягивала к себе этот шар ему но мне бы не пришлось совершать работу и потенциальная энергия не увеличилось значит потенциальная энергия это энергия взаимодействия взаимодействие тел она зависит от их взаимного расположения правда это может быть также энергия взаимодействия части одного и того же тела можете привести пример когда одно и то же тела за счет изменения энергии взаимодействия его частей приобретать потенциально энергию пожалуйста даже не два тело связано пружина я просто пружина ты правильно сказал если мы сжимаем пружину мы же совершаем работу при этом отдельные части пружины друг с дружкой взаимодействует в результате увеличивается потенциальная энергия распрямляясь эта пружина потом может совершить работу хорошо другой вид энергии кстати вы говорите что энергия это способность тела совершить работу эту работу можно например израсходовать на то чтобы расколоть орех если я положу сюда орех и подниму шар потом его отпущу орех расколется так но можно расколоть орех и не поднимая шар правда знаете есть такая такое древнее оружие праща давид прыщей сразил голиафа это такой каменными мешочек в которые вкладываются это такой кожаный мешочек в которой вкладывается камень он на ремешке ну я не буду сейчас так это жестоко крутить этот шар но во всяком случае сейчас шар движется я специально его вращаю чтобы он двигаясь оставался в поле нашего зрения какой энергии он теперь обладает кинетическая энергия движения называется кинетической энергии и эту энергию тоже можно использовать для того чтобы совершить работу давид за счет кинетической энергии шара сразил голиафа этот шар можно использовать для того чтобы ударить им по ореху и расколоть его таким образом совершив работу по раскалывания очень хорошо итак мы вспомнили с вами что такое потенциальная энергия что такое кинетическая и потенциальная энергия связана с движением тел с взаимодействием тела или частей одного тела а кинетическая связано с движением тела теперь давайте вспомним о том что механическая энергия способна переходить из одного вида в другой механическая энергия способна переходить из одного вида в другой ничего страшного бывает например сейчас шар поднят он обладает потенциальной энергией относительно стола когда я его отпущу на него будет действовать сила тяжести он будет снижаться но что будет при этом происходить с его скоростью скорость увеличивается высота уменьшается значит потенциальной энергии уменьшается скорость увеличивается значит увеличивается кинетическая энергия а сумма этих двух энергий не меняется в этом состоит закон сохранения полной механической энергии сумма кинетической и потенциальной энергии называется полной механической и так есть закон сохранения полной механической энергии суммарная потенциальная кинетическая энергия в нашем примере я даю не полную формулировку остается постоянной или говорят энергия из одного вида переходит в другой при этом совершается работа всегда работа это мера перехода энергия из одного вида в другой потенциальная энергия становится превращается в кинетическую за счет работы какой силой силы тяжести совершенно верно все пока что очень хорошо потенциальная энергия переходит в кинетическую сумма остается неизменной сохраняется а теперь давайте немножечко изменен наш опыт вот здесь в этой коробке песок насыпан я сейчас сообщил этому шару потенциальную энергию отпущу его он будет разгоняться потенциальной энергии будут переходить к индийского ну давайте и где же это кинетическая энергия теперь шар неподвижен потенциальной энергии тоже нет энергия потерялась пожалуйста саша так стол начал колебаться хорошо зрители вы видели много песка по летевшего в разные стороны вряд ли а вот если мы возьмем чувствительный термометр и погрузим его в песок то если он не разобьётся от того что шар его ударил он покажет небольшое увеличение температуры это экспериментальный факт а теперь внимание из чего состоит вся вещества из молекул как себя ведут молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом когда повышается температура что происходит со скоростью движения молекул она увеличивается она ведь скорость движения связано с кинетической энергии молекул но только это кинетической энергии хаотического движения итак механическая энергия пропала нет ни потенциальной и кинетической но энергия как таковая не пропала она просто перешла в другой вид эта энергия уже не движения всего тела а энергия хаотического движения молекул этого тела кинетическая энергия хаотического движения кстати о молекулы взаимодействуют друг с другом до значит молекулы должны обладать и потенциальной энергии и вот оказывается что если мы сложим потенциальную энергию взаимодействие молекул друг с другом и кинетическую энергию их хаотического движения то у нас получится для нас сегодня новый вид энергии которая называется внутренняя энергия и в том опыте который я сейчас с вами провел вы сказали песок разлетелся во все стороны но извините этот песок опять у меня на столе он опять неподвижен так механическая энергия перешла в этом опыте в новой для нас сегодня вид энергии во внутреннюю энергию песок немножко нагрелся что же такое внутренний энергия давайте запишем внутренней энергии тела называется внутренней энергии тела называется сумма внутренней энергии тела называется сумма кинетической энергии называется сумма кинетической энергии хаотического движения и и молекул сумма кинетической энергии хаотического движения и и молекул и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом сумок кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом записали а теперь внимание вопрос вот этот шар сейчас обладает внутренней энергии конечно он состоит из движущихся молекул они колеблются вокруг своих положений равновесия и взаимодействуют друг с другом если потенциальной энергии и кинетическое внимание увеличится ли внутренняя энергия этого шара вот сейчас нет увеличилась потенциальная энергия взаимодействия молекул шара но не друг с другом а с землей на внутренней энергии это не отразилось значит когда я изменяю вот так положение шара меняется его потенциальная энергия как целого как тело но внутренняя энергия остается той же самой следующий вопрос сейчас вот этот движущийся шар имеют ту же самую внутреннюю энергию или же она увеличилась за счет движения как вы думаете она осталась той же самой какое-то движение упорядочена или хаотическое упорядочены это механическое движение всего тела как в целом а что у нас написано в определении кинетическая энергия хаотического движения и вот давайте сейчас подчеркнем два ключевых моментов в этом определение слова хаотическая подчеркнули оно означает что движение тела в целом никак не отразится на внутренней энергии и взаимодействие молекул друг с другом подчеркнули слова друг с другом написали получается бросая этот шар я его внутреннюю энергию изменить не смогу поднимая этот шар я внутренней энергии во изменить не смогу так что невозможно изменить внутреннюю энергию или существуют какие-то способы судя по оптимистическому названию способы существуют давайте мы их сейчас с вами попробуем реализовать только давайте я сначала задам вам такой вопрос а каким образом можно судить легко буквально на ощупь о том что внутренняя энергия тела увеличилась например саша температура увеличилась температура это то что действительно можно пощупать и так сейчас мы с вами займемся изменением внутренней энергии тела в качестве тело будет вот эта проволока я рик подойди сюда пожалуйста стань лицом к аудитории возьмись пальчиками за эту петлю сразу хочу тебе сказать не держи так крепко кончиками вот так если что-то пойдет не так забирай пальца хорошо а теперь поехали ну держи что ты чувствуешь и что ты можешь терпеть забрал все таки но не хочу правильно делаешь я рик скажи пожалуйста что произошло с внутренней энергии вот этой петли она увеличилась спасибо садись и так внутренняя энергия увеличилась я рик это почувствовал на ощупь увеличилась температура увеличивать кинетическая энергия хаотического движения молекул чем я в это время занимался что я делал и а деформировал а я перемещал концы проволоки мне для этого понадобилось силу к ним прикладывать а что если я прикладываю силу совершал перемещение что я совершал работу и так совершая работу над телом над этой проволокой я увеличил ее внутреннюю энергию значит есть все-таки способы изменения внутренней энергии и этот способ один из этих способов это совершение работы над телом и так пишем способы изменения внутренней энергии первый способ совершения работы над телом точку не ставим совершение работы над телом а сейчас мы проведем еще один опыт в котором совершается работа для этого нам понадобится знакомое вам оборудования это насос он работает как на разрежение как вакуумный может работать как нагнетательный сейчас мы будем пользоваться этим насосом как нагнетательным насосом воздух мы будем нагнетать вот куда раньше в таких бутылках продавался кефир сейчас я покажу ее крупнее вот бутылка из-под кефира там на донышке немножечко воды налито эта вода испарилась бутылка закрыто пробкой так что пар водяной находящийся в бутылке никуда не ушел теперь с помощью резинового шланга мы соединим эту бутылку с нагнетательным насосом и будем накачивать туда воздух значит держать насос будет коля так а тебя попрошу крутить насос станешь с этой стороны так чтобы вот вас было видно так вот значит план коля держит ты крутишь так а я не пускаю этот эту пробку не даю и выскочить так трубка не должна часы и укреплю значит нужно накрутить 50 раз так все подальше как нибудь пожалуйста богдан крути раз два три 4 5 6 5 6 7 8 9 20 раз два три 4 5 шесть 7 8 лет тридцать раз два три 4 5 рессорах 1 2 3 4 давай давай давай 78 ой так давай ещё чуть-чуть еще раз десять раз 2-10 хотя бы пока можешь крутит выскочила все садитесь ребята разбегайтесь а теперь я отпускаю пробку внимание что мы с вами видим как это называется белая это называется туман раньше она тут было не было был водяной пар а стал а стал водяной туман в каком случае пар превращается в туман привлечь или давление нет нет когда при смешении с холодным воздухом утренний туман образуется потому что утром температура падает в течение ночи солнце не освещает землю температура падает и под утро мы наблюдаем тумана здесь произошло то же самое воздух охладился воздух в котором содержался водяной пар стал холодным и в результате пар с конденсировался раз уменьшилась температура воздуха что произошло с внутренней энергией воздуха температура уменьшилась значит уменьшилась кинетическая энергия движения молекул но это энергия входит во внутреннюю энергию значит уменьшилась внутренней навьи изменилось внутренней энергии на что пошла это внутренняя энергия давайте посмотрим это как бы в замедленной съемке давление здесь возрастала возрастала возрастала и тут пробка приходит в движения давит воздух и пробка движется на пробку 2 действует сила пробка движется что происходит воздух совершает работу настолько большую что пробка с большой скоростью вылетает из бутылки следовательно внутренняя энергия изменяется не только тогда когда над телом совершает работу но и тогда когда само тело совершает работу поэтому я и сказал не ставьте здесь точку мы допишем один из способов изменения внутренней энергии соверш работы над телом продолжаем или самим телом или самим телом когда тело совершает работу над другими телами прикладывает к другим телам силу воздух прикладывал силу к пробке совершал работу над пробкой воздух тело само совершала работу надо другими телами над ракой значит вот один из способов изменения внутренней энергии кстати мы можем увидеть или почувствовать это изменение внутренней энергии без всякого оборудования сделать его так что вы чувствуете нагревании тепло все достаточно а то ожоги будут значит вы совершаете работу против силы трения все еще все максим расслабься вы совершаете работу против силы трения эта работа совершается над вашими ладошками они нагреваются происходит что-то примерно что было когда я гнул проволоку а скажите пожалуйста обязательно мне надо гнуть эту проволоку для того что вот эта петля проволочная нагрелась нет есть очень хороший другой гораздо более эффективный способ приглашать я река конечно было бы не гуманно по отношению к нему но во всяком случае эффект гораздо более заметны я не могу взять эту проволоку скажите пожалуйста вот пока я нагревал как вы сказали эту проволоку в пламени работа какая-то совершалось а что здесь двигалась и на что действовала сила молекулы газа двигались дано механическая работа не связана с направленным движением ребята здесь работа не совершалось кстати я мог бы опустить эту проволоку просто в кипяток там вообще не было бы потоков этого газа значит существует способ изменения внутренней энергии и без совершения работы кстати те же самые ладошки вы можете нагреть просто поместив их над пламенем или приложив их но я не имею так близко приложив их горячей батарее центрального отопления при этом когда вы греете ладошки работ они совершаются не вашими ладошками не над вашими ладошками и вот этот новый для нас способ изменения внутренней энергии имеет свое название которое мы сейчас запишем этот способ изменения внутренней энергии ли процесс изменения внутренней энергии без совершения работы носит название тепло передача тепло и я да ча теплопередача вот второй способ запишем что же такое теплопередача два и так запишем процесс изменения внутренней энергии тела процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы называется тепла передачей процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы называется тепла передачей записали а теперь рассмотрим такой пример допустим я этот шар ставший у нас любимым объектом и сверла опущу в горячую воду это будет процесс теплопередачи шар холодный вода горячая что будет происходить с температурой шара она будет увеличиваться значит увеличивается внутренняя энергия без совершения работы происходит передача так а что будет происходить с температурой воды она будет уменьшаться вода будет остывать передавать свою энергию шару то есть теплопередача это процесс передачи энергии только какой внутренней энергии и вот энергия передаваемая телу в процессе теплопередачи имеет свое тоже особое название она называется количество теплоты значит когда происходит теплопередача то то энергия которую получает тело в результате теплопередачи или отдает называется количеством теплоты количество теплоты давайте запишем определение энергия получаемая или отдаваемая телом в процессе теплопередачи энергия получаемая или отдавая моя телом в процессе теплопередачи называется количеством теплоты энергия получаемая или отдаваемая телом в процессе теплопередачи называется количеством теплоты количество теплоты это физическая величина которая обозначается буквой q большая латинская буква q и вопрос для вас в каких единицах измеряется количество теплоты пожалуйста саша в джоулях если это энергия то в международной системе единиц она обязательно измеряется в джоулях в джоулях измеряется работа в джоулях измеряется потенциальная энергия механическое в джоулях измеряется кинетическая энергия в джоулях измеряется внутренняя энергия в джоулях измеряется количеством уплатой и в заключение этого урока я хотел бы вам показать один опыт этими экспериментами занимались еще древние люди когда за счет совершения работы меняется внутренняя энергия и при этом происходит полезные вещи речь пойдет о добывание огня трением когда то была такая задача она называлась задача прометея нужно было для турнира физиков это была задача нужно было получить огонь за счет трения и вот наши лицеисты проделывали такие опыты я их заснял на видео сейчас я вам их покажу добывание огня трением вы видите стержень который обмотан веревочкой а эту веревочку заставляют двигаться с помощью вот такой вот линейке мы хотели убедиться в том что температура повышается достаточно для того чтобы спички загорелись поэтому в ямку которая там сделано в этой деревяшки поместить или спичечные головки прижимаем эту чашку эту этот стержень тяжко и крутим совершается механическая работа по вращению вот этого стержень грех видите температура повысилась настолько что все такие спички загорели попробовали добыть пламя не получались [музыка] ну работа тяжелая вот уже дым появился [музыка] перегорела правда не в том месте где хотелось тогда решили механизировать это все чтобы огонь загорел зажег стружки на делали меленьких стружек сделали несколько вот таких вот палочек и уже будем не с помощью такого лука а с помощью электродрели нагрева покрутить уже дым идет уже сажа появилась огня всё нет и нет огня все нет и нет не удалось нам все таки получить огонь не удалось почему не удалось потом мы выяснили в чем было дело сейчас я расскажу все дела там все дело в том что вот эта палочка упиралась в лунку в которую не попадал воздух поэтому сажа была температура была высокая но для горения нужен кислород наши конкуренты харьковчане команда города харькова просверлила в этой дощечки маленькую дырочку туда воздух заходил диаметр дырочки был маленький поэтому палочка вращающийся не проваливалась но воздух туда заходил и они смогли получить пламя так что в этом харьковчане нас опередили все на сегодня урок окончен вот