Способы изменения внутренней энергии

Совершение работы

ПОСТАВИМ ОПЫТЫ

Если накачивать велосипедную камеру насосом (рис. 1.2, а), можно почувствовать, что насос нагрелся. Объясняется это тем, что, сжимая воздух, мы производим работу, увеличивая внутреннюю энергию газа.

При быстром сжатии газ может нагреться очень сильно. Поместим на дно толстостенного прозрачного цилиндра сухую ватку. Если резко втолкнуть поршень¹ в цилиндр, воздух в нём нагреется так, что ватка загорится (рис. 1.2, б).

¹ Поршнем называют плотно пригнанный к стенкам цилиндра диск, который может двигаться внутри цилиндра.

Рис. 1.2

А теперь убедимся, что если работу при расширении совершает само тело, то оно охлаждается.

Будем медленно накачивать воздух в толстостенный стеклянный сосуд, плотно закрытый пробкой. Когда давление воздуха в сосуде станет достаточно большим, пробка выскочит, а в сосуде появится туман (рис. 1.2, в). Появление тумана означает, что воздух в сосуде охладился: при охлаждении содержащиеся в воздухе водяные пары превратились в мельчайшие капельки воды. Итак, мы видим, что в результате совершения работы телом его внутренняя энергия уменьшилась.

Рассмотренные опыты показывают, что

внутреннюю энергию тела можно изменить, если совершить работу (или если работу совершает само тело).

Теплопередача. Количество теплоты

Поставьте на стол стакан горячего чая. Через некоторое время чай остынет, то есть его внутренняя энергия уменьшится.

Значит, внутреннюю энергию тела можно изменить и не совершая работу.

Способ изменения внутренней энергии без совершения работы называют теплопередачей.
Энергию, которую тело получает или отдаёт в процессе теплопередачи, называют количеством теплоты.

Количество теплоты обозначают Q. Единицей количества теплоты является джоуль (Дж).

Измерения показывают, что если теплопередача осуществляется между двумя телами, то количество теплотыQ1, которое отдаёт более нагретое тело, равно количеству теплоты Q₂, которое получает менее нагретое тело. Это означает, что

в тепловых процессах энергия сохраняется.