Каким способом и как изменяется внутренняя энергия продуктов положенных в морозильную камеру
Обновлено: 19.05.2024
1. Почему при обработке детали напильником деталь и напильник нагреваются?
1. Почему мы на морозе трём ладони?
2. Каким способом и как изменяется внутренняя энергия продуктов, положенных в холодильник?
2. Каким способом и как изменяется внутренняя энергия воды в бассейне солнечным утром?
3. Молоток будет нагреваться, когда им забивают гвозди, а также когда он лежит на солнце. Каким образом меняется внутренняя энергия молотка в этих случаях?
3. Газ в сосуде, нагреваясь, поднимает поршень. Чем отличается внутренняя энергия газа в начале и в конце процесса?
4. Как древние люди добывали огонь? А как вы поступаете в походе?
4. Как можно разделить медную проволоку на части, не имея ножниц?
5. Каким образом происходит нагревание двигателя и его охлаждение при движении автомобиля?
5. Обрабатываемая на станке деталь нагрелась. Что нужно сделать, чтобы она остыла?
1. Над телом совершается работа, внутренняя энергия тела увеличивается, следовательно, увеличивается температура.
2. Внутренняя энергия продуктов изменяется путем теплопередачи, она уменьшается.
3. В первом случае совершается работа и внутренняя энергия молотка увеличивается при ударе. Если молоток лежит на солнце, то нагревается он в процессе теплопередачи, внутренняя энергия возрастает.
4. Люди натирали деревянную палочку, т.е. совершали работу. Внутренняя энергия палочки увеличивалась, когда она достигала определенного значения, происходило воспламенение. Сейчас используют спички, при трении серной головки об коробок появляется искра.
5. Нагревается двигатель потому, что от сгоревшего топлива происходит теплопередача. Охлаждается двигатель путем естественной конвекции. Также с помощью радиатора, отводящего избыточное тепло от двигателя.
1. Когда мы трем ладони, то совершаем работу, внутренняя энергия увеличивается и ладони нагреваются.
2. В процессе теплопередачи внутренняя энергия воды в бассейне увеличивается и вода нагревается.
3. Внутренняя энергия газа сначала увеличивается при нагревании, при совершении работы уменьшается.
4. Несколько раз согнуть и разогнуть ее в одном и том же месте. Будет совершена работа, внутренняя энергия увеличится и проволока нагреется. После чего разломается.
5. Надо опустить ее в воду, внутренняя энергия детали уменьшится, она отдаст тепло воды.
1. Существуют два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная. Кинетической энергией обладает любое движущееся тело; она прямо пропорциональна массе тела и квадрату его скорости. Потенциальной энергией обладают взаимодействующие между собой тела. Потенциальная энергия тела, взаимодействующего с Землёй, прямо пропорциональна его массе и расстоянию между
ним и поверхностью Земли.
Сумма кинетической и потенциальной энергии тела называется его полной механической энергией. Таким образом, полная механическая энергия зависит от скорости движения тела и от его положения относительно того тела, с которым оно взаимодействует.
Если тело обладает энергией, то оно может совершить работу. При совершении работы энергия тела изменяется. Значение работы равно изменению энергии.
2. Если в закрытую пробкой толстостенную банку, дно которой покрыто водой, накачивать воздух (рис. 67), то через какое-то время пробка из банки вылетит и в банке образуется туман.
Это объясняется тем, что в воздухе, находящемся в банке, присутствует водяной пар, образующийся при испарении воды. Появление тумана означает, что пар превратился в воду, т.е. сконденсировался, а это может происходить при понижении температуры. Следовательно, температура воздуха в банке понизилась.
Причина этого следующая. Пробка вылетела из банки, потому что находившийся там воздух действовал на неё с определённой силой. Воздух при вылете пробки совершил работу. Известно, что работу тело может совершить, если оно обладает энергией. Следовательно, воздух в банке обладает энергией.
При совершении воздухом работы понизилась его температура, изменилось его состояние. При этом механическая энергия воздуха не изменилась: не изменились ни его скорость, ни его положение относительно Земли. Следовательно, работа была совершена не за счёт механической, а за счёт другой энергии. Эта энергия — внутренняя энергия воздуха, находящегося в банке.
3. Внутренней энергией тела называют сумму кинетической энергии движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
Кинетической энергией \( (E_к) \) молекулы обладают, так как они находятся в движении, а потенциальной энергией \( (E_п) \) , поскольку они взаимодействуют.
Внутреннюю энергию обозначают буквой \( U \) . Единицей внутренней энергии является 1 джоуль (1 Дж).
4. Чем больше скорости движения молекул, тем выше температура тела, следовательно, внутренняя энергия зависит от температуры тела. Чтобы перевести вещество из твёрдого состояния в жидкое состояние, например, превратить лёд в воду, нужно подвести к нему энергию. Следовательно, вода будет обладать большей внутренней энергией, чем лёд той же массы, и, следовательно, внутренняя энергия зависит от агрегатного состояния тела.
Внутренняя энергия тела не зависит от его движения как целого и от его взаимодействия с другими телами. Так, внутренняя энергия мяча, лежащего на столе и на полу, одинакова, так же как и мяча, неподвижного и катящегося по полу (если, конечно, пренебречь сопротивлением его движению).
Об изменении внутренней энергии можно судить по значению совершённой работы. Кроме того, поскольку внутренняя энергия тела зависит от его температуры, то по изменению температуры тела можно судить об изменении его внутренней энергии.
5. Внутреннюю энергию можно изменить при совершении работы. Так, в описанном опыте внутренняя энергия воздуха и паров воды в банке уменьшалась при совершении ими работы по выталкиванию пробки. Температура воздуха и паров воды при этом понижалась, о чём свидетельствовало появление тумана.
Если по куску свинца несколько раз ударить молотком, то даже на ощупь можно определить, что кусок свинца нагреется. Следовательно, его внутренняя энергия, так же как и внутренняя энергия молотка, увеличилась. Это произошло потому, что была совершена работа над куском свинца.
Если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается, а если над ним совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается.
Если в стакан с холодной водой налить горячую воду, то температура горячей воды понизится, а холодной воды — повысится. В этом случае работа не совершается, однако внутренняя энергия горячей воды уменьшается, о чем и свидетельствует понижение её температуры.
Поскольку вначале температура горячей воды была выше температуры холодной воды, то и внутренняя энергия горячей воды больше. А это значит, что молекулы горячей воды обладают большей кинетической энергией, чем молекулы холодной воды. Эту энергию молекулы горячей воды передают молекулам холодной воды при столкновениях, и кинетическая энергия молекул холодной воды увеличивается. Кинетическая энергия молекул горячей воды при этом уменьшается.
В рассмотренном примере механическая работа не совершается, внутренняя энергия тел изменяется путём теплопередачи.
Теплопередачей называется способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. Внутренняя энергия газа в запаянном сосуде постоянного объёма определяется
1) хаотическим движением молекул газа
2) движением всего сосуда с газом
3) взаимодействием сосуда с газом и Земли
4) действием на сосуд с газом внешних сил
2. Внутренняя энергия тела зависит от
A) массы тела
Б) положения тела относительно поверхности Земли
B) скорости движения тела (при отсутствии трения)
1) только А
2) только Б
3) только В
4) только Б и В
3. Внутренняя энергия тела не зависит от
A) температуры тела
Б) массы тела
B) положения тела относительно поверхности Земли
1) только А
2) только Б
3) только В
4) только А и Б
4. Как изменяется внутренняя энергия тела при его нагревании?
1) увеличивается
2) уменьшается
3) у газов увеличивается, у твёрдых и жидких тел не изменяется
4) у газов не изменяется, у твёрдых и жидких тел увеличивается
5. Внутренняя энергия монеты увеличивается, если её
1) нагреть в горячей воде
2) опустить в воду такой же температуры
3) заставить двигаться с некоторой скоростью
4) поднять над поверхностью Земли
6. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится на полке, висящей на высоте 80 см относительно стола. Внутренняя энергия стакана с водой на столе равна
1) внутренней энергии воды на полке
2) больше внутренней энергии воды на полке
3) меньше внутренней энергии воды на полке
4) равна нулю
7. После того как горячую деталь опустят в холодную воду, внутренняя энергия
1) и детали, и воды будет увеличиваться
2) и детали, и воды будет уменьшаться
3) детали будет уменьшаться, а воды увеличиваться
4) детали будет увеличиваться, а воды уменьшаться
8. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится в самолете, летящем со скоростью 800 км/ч. Внутренняя энергия воды в самолёте
1) равна внутренней энергии воды в комнате
2) больше внутренней энергии воды в комнате
3) меньше внутренней энергии воды в комнате
4) равна нулю
9. После того как в чашку, стоящую на столе, налили горячую воду, внутренняя энергия
1) чашки и воды увеличилась
2) чашки и воды уменьшилась
3) чашки уменьшилась, а воды увеличилась
4) чашки увеличилась, а воды уменьшилась
10. Температуру тела можно повысить, если
А. Совершить над ним работу.
Б. Сообщить ему некоторое количество теплоты.
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
11. Свинцовый шарик охлаждают в холодильнике. Как при этом меняются внутренняя энергия шарика, его масса и плотность вещества шарика? Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) внутренняя энергия
Б) масса
B) плотность
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
12. В бутыль, плотно закрытую пробкой, закачивают насосом воздух. В какой-то момент пробка вылетает из бутыли. Что при этом происходит с объёмом воздуха, его внутренней энергией и температурой? Для каждой физической величины определите характер её изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) объём
Б) внутренняя энергия
B) температура
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Основная цель урока: рассмотреть каким образом можно изменить внутреннюю энергию, как эти изменения повлияют на тело, каким образом при подобных процессах тела взаимодействуют между собой.
Ссылка на видеоурок:
Конспект урока
СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ
Чтобы понять, каким способом можно изменить внутреннюю энергию, необходимо знать, от чего она зависит. Мы уже знаем, что внутренняя энергия зависит от средней кинетической энергии частиц, составляющих тело, и, следовательно, от его температуры. Значит, для изменения внутренней энергии тела нужно изменить его температуру.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И РАБОТА
Опыт 1. Сделайте около 50 интенсивных ударов молотком по железному предмету. Проверьте на ощупь изменение температуры металла и молотка. Объясните явление.
Опыт 2. Положите монету на кусок деревянной доски и энергично потрите ее, прижимая к поверхности, в течение нескольких минут. Руками проверьте, как изменилась температура монеты.Объясните результат.
Опыт 3. Возьмите новый целый полиэтиленовый пакет. Ополосните пакет внутри горячей водой так, чтобы остались капли. Герметично привяжите его к наконечнику велосипедного насоса или большой резиновой груши. Энергично накачайте воздух в пакет, чтобы он лопнул. В воздухе появится туман. Объясните наблюдаемое явление.
Опыт 4. Возьмите резиновую ленту, связанную кольцом, приложите ленту ко лбу и запомните ее температуру. Удерживая резину пальцами руки, несколько раз энергично растяните и в растянутом виде снова прижмите ко лбу. Сделайте вывод о температуре и причинах, вызвавших изменение.
Совершая работу, мы можем изменить, например, потенциальную энергию тела. Подняв тело над поверхностью земли, мы тем самым увеличили его потенциальную энергию. Совершив работу, можно также изменить и внутреннюю энергию тела.
При трении тела нагреваются. Если потереть одну ладонь о другую, кожа нагреется. Если быстро спуститься по спортивному канату, то кожу на ладонях можно даже обжечь. Нагревание при трении люди использовали в древности для добывания огня. В наше время одним из способов добывания огня является трение спичечной головки о спичечный коробок.
В специализированной физической лаборатории при соблюдении всех мер предосторожности можно провести следующий опыт. На подставке укрепляется тонкостенная латунная трубка. В неё наливается немного эфира, и она закрывается пробкой. Затем трубка обвивается верёвкой. Если быстро натирать трубку верёвкой, то через некоторое время эфир закипит и пар вытолкнет пробку.
Этот опыт показывает, что внутренняя энергия эфира увеличилась, ведь он нагрелся и даже закипел. А причиной изменения внутренней энергии эфира стала наша работа против сил трения.
Именно из-за того, что температура в сосуде понижается, и появляется туман. Как и почему это происходит, мы с вами обсудим немного позднее. Всем, кто открывал бутылки с лимонадом, это явление хорошо знакомо: над горлышком появляется туман.
Увеличить внутреннюю энергию тела можно путём деформации. Если несколько раз ударить молотком по свинцовому шарику, он деформируется и заметно нагреется. Совершённая при этом работа приведёт к изменению взаимного расположения атомов свинца и к изменению характера их движения.
Рассмотрим пример, когда совершённая работа приводит к уменьшению внутренней энергии тела. В стеклянный толстостенный сосуд, закрытый резиновой пробкой, с помощью насоса нагнетается воздух, содержащий водяной пар. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда, а в самом сосуде образуется туман, представляющий собой мельчайшие капельки воды.
Накачивая воздух в сосуд, мы совершаем работу. Число молекул в сосуде возрастает, увеличивается частота и сила их ударов, возрастает скорость их движения, и, следовательно, увеличивается внутренняя энергия и температура воздуха в сосуде. Затем сжатый воздух выталкивает пробку, совершая работу. При этом его внутренняя энергия уменьшается, и температура воздуха в сосуде понижается.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Внутреннюю энергию тела можно изменить и без совершения механической работы. Например, внутреннюю энергию воды можно увеличить, нагрев на плите чайник. Если поставить горячую кастрюлю на холодную подставку, то с течением времени она остынет. Во всех приведённых примерах внутренняя энергия изменяется, хотя работа при этом не совершается.
Опустим металлическую ложку в стакан с горячей водой. Начальная температура воды выше температуры ложки. Значит, средняя кинетическая энергия молекул воды больше кинетической энергии частиц холодного металла. Молекулы воды, сталкиваясь с атомами металла, передают им часть своей энергии. При этом кинетическая энергия частиц металла увеличивается, а кинетическая энергия молекул воды уменьшается. В результате температура воды уменьшится, а температура ложки увеличится. С течением времени их температуры станут равными.
При непосредственном контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу, температура которого изначально была ниже. При этом внутренняя энергия тела с более высокой температурой уменьшается, а внутренняя энергия тела с меньшей температурой увеличивается.
Процесс передачи энергии от более нагретого тела или участков тела к менее нагретым называют теплопередачей или теплообменом.
Когда температуры тел становятся равными, теплопередача прекращается. При этом процесс теплопередачи необратим. Это означает, что невозможен самопроизвольный процесс передачи внутренней энергии от холодного тела к нагретому.
В XVIII в. французскими химиками была выдвинута идея теплорода — некой субстанции, объясняющей явления, связанные с теплотой и теплопередачей. Считалось, что частицы теплорода отталкиваются друг от друга, но притягивают частицы других веществ. Повышение температуры тела связывалось с увеличение количества теплорода, а понижение температуры — с его уменьшением. В середине XIX в. теория теплорода была отвергнута. Ей на смену пришла молекулярно-кинетическая теория строения вещества.
Бенджамин Томпсон (граф Румфорд) (1753 — 1814) Английский физик. В его честь Лондонское королевское общество учредило награду для выдающихся учёных — медаль Румфорда.
В 1798г. Румфорд сделал важное наблюдение: при высверливании канала в пушечном стволе выделяется большое количество тепла. Для более точного исследования он проделал опыт по сверлению канала в цилиндре, выточенном из пушечного металла. В высверленный канал поместили тупое сверло, плотно прижатое к стенкам канала и приводившееся во вращение. Термометр, вставленный в цилиндр, показал, что за 30 мин операции температура повысилась на десятки градусов Цельсия. Румфорд повторил опыт, погрузив цилиндр и сверло в сосуд с водой. В процессе сверления вода нагрелась и спустя 2,5 ч закипела.
Этот опыт Румфорд считал доказательством того, что теплота является формой движения.
если +А, тоU если +Q, тоt иU
если -А, тоU если –Q, тоt иU
U– внутренняя энергия, t – температура.
+A – работа совершается над телом, –A – тело совершает работу,
+Q – тело принимает тепло, –Q – тело отдаёт тепло.
Вопросы (тест) для самоконтроля:
1. Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?
А. Только совершением работы.
Б. Совершением работы и теплопередачей.
В. Только теплопередачей.
Г. Внутреннюю энергию тела изменить нельзя.
2. Первый стакан с водой охладили, получив от него 1 Дж количества теплоты, а второй стакан подняли вверх, совершив работу в 1 Дж. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и втором стаканах?
А. В 1 — уменьшилась, во 2 — не изменилась
Б. Ни в одном стакане не изменилась.
В. В 1 — не изменилась, во 2 — увеличилась.
Г. В обоих стаканах уменьшилась.
Д. В 1 — уменьшилась, во 2 — увеличилась.
3. Первая пластина перемещалась по горизонтальной поверхности и в результате действия силы трения нагрелась, а вторая пластина была поднята вверх над горизонтальной поверхностью. В обоих случаях была совершена одинаковая работа. Изменилась ли внутренняя энергия пластин?
А. У первой пластины не изменилась, у второй увеличилась.
Б. У обеих пластин увеличилась.
В. У первой пластины увеличилась, а у второй не изменилась.
Г. Не изменилась ни у первой, ни у второй пластин.
4. Два одинаковых камня лежали на земле. Первый камень подняли и положили на стол, а второй подбросили вверх. Изменилась ли внутренняя энергия камней?
А. У первого камня не изменилась, у второго – увеличилась.
Б. У обоих камней увеличилась.
В. У первого камня увеличилась, а у второго не изменилась.
Г. У обоих камней не изменилась.
5. Первую пластину подняли вверх над горизонтальной поверхностью, а вторую несколько раз изогнули, в результате чего она нагрелась. Работа в обоих случаях была совершена одинаковая. Изменилась ли внутренняя энергия пластин?
А. У первой пластины увеличилась, а у второй не изменилась.
Б. Нигде не изменилась.
В. У первой не изменилась, а у второй увеличилась.
Г. У обеих пластин увеличилась.
6. Два камня лежали на столе. Первый камень начал падать со стола, а второй взяли и положили на землю. Изменилась ли внутренняя энергия камней?
А. У первого увеличилась, а у второго не изменилась.
Б. У обоих камней уменьшилась.
В. У первого не изменилась, а у второго уменьшилась.
Г. Ни у одного камня не изменилась.
7. После того как распилили бревно, пила нагрелась. Каким способом изменили внутреннюю энергию пилы?
А. При совершении работы. Б. При теплопередаче.
8. Сок поставили в холодильник и охладили. Каким способом изменили внутреннюю энергию сока?
А. При совершении работы. Б. При теплопередаче.
9. В сосуде находится газ. Чтобы внутренняя энергия газа уменьшилась, нужно…
A. Сжать газ. Б. Увеличить объем газа.
10. Чтобы увеличить внутреннюю энергию автомобильной шины, нужно…
А. Выпустить из шины воздух. Б. Накачать в шину воздух.
11. Пружину слегка сжали. Что нужно сделать, чтобы увеличить внутреннюю энергию пружины?
А. Сжать пружину сильнее. Б. Отпустить пружину.
12. Резиновую нить слегка растянули. Чтобы внутренняя энергия нити увеличилась ее надо…
А. Растянуть сильнее. Б. Отпустить.
13. В каком из перечисленных случаев внутренняя энергия чашки не изменилась: 1) чашку переставили из шкафа на стол; 2) чашку передвинули по столу; 3) в чашку налили горячий чай.
А. 1,2, 3. Б. 1. В. 2. Г. 3. Д. 1 и 2. Е. 1 и 3. Ж. 2 и 3.
14. Два алюминиевых бруска массами 100 и 300 г, взятых при комнатной температуре, нагрели до одинаковой температуры. У какого бруска внутренняя энергия изменилась больше?
A. У обоих не изменилась.
Б. У обоих одинаково.
B. У первого бруска.
Г. У второго бруска.
15. В две одинаковые кастрюли налили одинаковое количество воды. В первой кастрюле воду довели до кипения, а во второй слегка подогрели. В каком случае внутренняя энергия воды изменилась меньше?
А. В обоих случаях не изменилась.
Б. В первой кастрюле.
B. Во второй кастрюле.
Г. В обоих случаях одинаково.
16. Одну из двух одинаковых серебряных ложек опустили в стакан с кипятком, а другую в стакан с тёплой водой. В каком случае внутренняя энергия ложки изменится меньше?
А. В обоих случаях не изменится.
Б. И обоим случаях одинаково.
В. В первом случае.
Г. Во втором случае.
Количество заданий – 6
Время выполнения –10 минут
Тестовое задание, проверяющее знание учащимися различных температурных шкал, их особенностей.
Задание, позволяющее проверить сформированность у учащихся навыков перевода температуры, выраженной в градусах Цельсия в Кельвины и наоборот. Способствует развитию навыков перевода единиц в систему СИ.
Задание на нахождение соответствия между объектами, явлениями, установление последовательности, с нестандартной формой ответа. Позволяет развить логические способности.
Задание позволяет проверить понимание учеником основных положений теории, умение применить их на практике. При выполнении задания задействован витагенный опыт учащихся.
Проблемная задача, решение которой основано на использовании нескольких теоретических положений, требующее построения собственных умозаключений. Носит интегрированный характер.
Гость:
Лучший ответ:
Гость:
Внутренняя энергия продуктов в холодильнике уменьшается вместе с их температурой за счёт конвекции.
Ваш ответ (не менее 20 символов):
Ваше имя (не менее 2 символов):
Лучшее из галереи:
Другие вопросы:
Гость:
Найди в стихотворении слово,в котором пять звуков,а все согласные звуки твердые.Запиши его транскрипцию Песенка про лето До конца пропета. Только песню спели- Яблоки поспели (токмакова)
Гость:
Лесная тропинка продолжить предложение
Гость:
Сделать фонетический разбор ФИО ,Арефьев Геннадий Радикович
Гость:
Кто дал первые подленные сведения о Китае ? Кто дал первые подленные сведения об Индии ? Кто изучал южную Африку ?
Гость:
Читайте также: