Внутренняя энергия газа (продолжение)

5. Ширина класса 5 м, длина 10 м, а высота — 4 м. Температура воздуха 20 °С, давление равно нормальному атмосферному давлению.

а) Чему была бы равна внутренняя энергия газа, заполняющего класс, если бы он был одноатомным¹?

¹ Воздух состоит в основном из двухатомных молекул. Как показывает расчёт, выходящий за рамки нашего курса, внутренняя энергия двухатомного газа при тех же макроскопических параметрах в раза больше, чем внутренняя энергия одноатомного газа.

б) На какую высоту можно было бы поднять автомобиль массой 1 т, затратив такую энергию?

в) Есть ли в условии лишние данные?

Результаты выполнения этого задания раскроют, какая огромная энергия «окружает» каждого из нас! А ведь мы её практически не замечаем, считая воздух «пустотой».

Большую внутреннюю энергию имеют, конечно, и другие тела. Например, внутренняя энергия литра кипятка больше внутренней энергии того же литра воды при комнатной температуре на величину, равную работе, которую надо совершить для того, чтобы поднять легковой автомобиль на двенадцать этажей!

При изучении тепловых явлений мы учитываем только кинетическую энергию хаотического движения молекул и потенциальную энергию их взаимодействия. А ведь есть ещё и во много раз большая энергия взаимодействия частиц в атомных ядрах. Вы знаете о ней из курса физики основной школы. К ядерной физике мы вернёмся в 11-м классе.

Соотношение между различными видами энергии, которыми обладает данное тело, схематически представлено на рисунке 42.1. Мы видим, что непосредственно наблюдаемая механическая энергия составляет лишь очень малую долю всей энергии тела. Соблюсти масштаб на этом рисунке невозможно, потому что тепловая внутренняя энергия в тысячи раз больше механической, а ядерная — в миллионы раз больше тепловой.

Рис. 42.1

Два способа изменения внутренней энергии

Из курса физики основной школы вы знаете, что внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами:

совершая работу над телом — например, сжимая газ (рис. 42.2, а);
посредством теплопередачи², то есть без совершения работы, — например, при контакте с более горячим телом (рис. 42.2, б).

<<< К началу Окончание >>>