Горячий медный шар положили на холодную поверхность. Через некоторое время шар остыл.
Вопрос: Как изменилась U этого шара? Почему?
Шар горячий, поверхность холодная. Между ними происходит теплопередача (теплопроводность): шар отдаёт часть энергии поверхности. Температура шара понижается, значит, средняя кинетическая энергия его частиц уменьшается. Внутренняя энергия шара уменьшилась.
Внутренняя энергия тела зависит от температуры: чем ниже температура, тем меньше внутренняя энергия. Здесь изменение происходит путём теплопередачи.
U шара уменьшилась, потому что он отдал тепло холодной поверхности и его температура понизилась.
В тарелку, наполненную клубничным мороженым, опустили нагретую металлическую ложку. Через некоторое время температура воды повысилась.
Вопрос: Как изменилась U мороженого? Почему?
Ложка нагрета, её температура выше температуры мороженого. Происходит теплопередача от ложки к мороженому. Мороженое получает энергию, его температура растёт (мороженое тает), частицы движутся быстрее. Внутренняя энергия мороженого увеличилась.
Тело, получающее тепло, увеличивает свою внутреннюю энергию. Способ изменения — теплопередача.
U мороженого увеличилась, потому что оно получило энергию от нагретой ложки путём теплопередачи.
Мальчик несколько раз быстро провёл наждачной бумагой по деревянной доске. После этого поверхность доски стала тёплой.
Вопрос: Почему доска нагрелась? Как изменилась её U?
При трении бумаги о доску совершается механическая работа против силы трения. Эта работа превращается во внутреннюю энергию: частицы поверхности доски начинают двигаться быстрее, температура растёт. Внутренняя энергия доски увеличилась.
Внутреннюю энергию можно изменить, совершая над телом работу.
Доска нагрелась, так как над ней совершили работу (трение). Её U увеличилась.
При открытии бутылки шампанского пробка с хлопком вылетает из горлышка под действием сжатого газа.
Вопрос: Как изменяется U газа при расширении? Почему?
Расширяясь, газ выталкивает пробку, то есть сам совершает работу. Эта работа совершается за счёт его внутренней энергии. Поэтому внутренняя энергия газа уменьшается, и он охлаждается (у горлышка часто появляется дымка из капелек).
Если тело само совершает работу, не получая тепла, его внутренняя энергия уменьшается.
U газа уменьшается, потому что газ совершает работу по выталкиванию пробки.
Мальчик быстро накачивает велосипедную шину ручным насосом. При сжатии воздуха внутри насоса его температура повышается.
Вопрос: Как изменяется U воздуха при сжатии? За счёт чего происходит это изменение?
При сжатии поршень совершает работу над воздухом. Теплообмен с окружающей средой за короткое время мал, поэтому работа внешней силы идёт на увеличение внутренней энергии воздуха. Температура растёт — U увеличивается.
Изменение внутренней энергии происходит за счёт совершения работы над газом.
U воздуха увеличивается за счёт работы, совершаемой над ним при сжатии.
Зимой мальчик быстро трёт ладони друг о друга, пытаясь согреть их. При этом из-за трения ладони получают энергию, но одновременно отдают такое же количество теплоты холодному воздуху.
Вопрос: Как изменяется U ладоней мальчика? Почему?
Ладони получают энергию за счёт работы сил трения:
Внутренняя энергия ладоней не изменяется, температура остаётся прежней.
Сколько энергии тело получило, столько и отдало, поэтому его внутренняя энергия постоянна.
U ладоней не изменяется, так как полученная при трении энергия равна отданному воздуху количеству теплоты.
