Параграф 26 - Естествознание. 10 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 10-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2013
Издательство:
Кол-во заданий:	69
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Внутренняя энергия макроскопической системы. Тепловое равновесие

Тепло, как потенциальная или кинетическая энергия

• Объясните, в каком случае тепло обладает потенциальной, либо кинетической энергией.

Тепловая энергия может иметь как потенциальную, так и кинетическую энергию. Тепловая энергия имеет потенциальную энергию, когда она хранится в объекте из-за его температуры. Например, кастрюля с кипящей водой обладает потенциальной энергией, поскольку имеет высокую температуру. Тепловая энергия имеет кинетическую энергию, когда она движется из-за градиента температуры. Например, когда теплый воздух поднимается вверх, молекулы движутся, и воздух обладает кинетической энергией.

Удельная теплоёмкость вещества

• Вспомните, что называется удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С. Удельная теплоёмкость обозначается буквой $c$. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1°С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты $Q$, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t₁°С до температуры t₂°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е. $Q=c*m(t_{2}-t_{1})$

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Градусник

• Назовите прибор, которым, измеряют температуру тела.

Термометр или градусник – прибор для измерения и отображения температуры различных объектов (воздуха, воды, тела и так далее). Градусник представляет собой узкую скрытую стеклянную трубку, содержащую ртуть или спирт, которая проходит вдоль трубки при ее расширении или сжатии под воздействием тепла или холода показывает температуру. Другой тип - цифровой термометр, в котором для измерения температуры используется электроника.

Ранние термометры времен Галилея измеряли расширение и сжатие воздуха. После середины XVII века многие использовали спирт или ртуть. В 19 веке был изобретен механический термометр, который использовал биметаллическую полосу для перемещения указателя.

Внутренняя энергия

• Сформулируйте, что такое внутренняя энергия.

Частицы любого тела — атомы или молекулы — совершают хаотическое непрекращающееся движение (так называемое тепловое движение). Поэтому каждая частица обладает некоторой кинетической энергией.

Кроме того, частицы вещества взаимодействуют друг с другом силами электрического притяжения и отталкивания, а также посредством ядерных сил. Стало быть, вся система частиц данного тела обладает ещё и потенциальной энергией.

Кинетическая энергия теплового движения частиц и потенциальная энергия их взаимодействия вместе образуют новый вид энергии, не сводящийся к механической энергии тела (т. е. кинетической энергии движения тела как целого и потенциальной энергии его взаимодействия с другими телами). Этот вид энергии называется внутренней энергией.

Внутренняя энергия тела — это суммарная кинетическая энергия теплового движения его частиц плюс потенциальная энергия их взаимодействия друг с другом.

Внутренняя энергия термодинамической системы — это сумма внутренних энергий тел, входящих в систему. Таким образом, внутреннюю энергию тела образуют следующие слагаемые:

1. Кинетическая энергия непрерывного хаотического движения частиц тела.
2. Потенциальная энергия молекул (атомов), обусловленная силами межмолекулярного взаимодействия.
3. Энергия электронов в атомах.
4. Внутриядерная энергия.

внутренняя энергия макроскопической системы

• Объясните, от чего зависит и от чего не зависит внутренняя энергия макроскопической системы.

Внутренняя энергия макроскопической системы определяется полной энергией системы, включая кинетическую и потенциальную энергии. Внутренняя энергия не зависит от температуры, давления или объема системы. Он также не зависит от каких-либо химических или физических процессов, происходящих в системе. Внутренняя энергия системы может изменяться за счет изменения ее кинетической или потенциальной энергии или за счет передачи энергии от других систем, но она не зависит ни от одного из этих факторов.

Термодинамическая система

• Дайте определения термодинамической системы.

Термодинамическая система – это ограниченная область пространства, занятая ее элементами. Элементы системы (подсистемы) считаются однородными. Граница системы может быть и физической (стенки сосуда) и мысленной. Все, что вне системы – окружающая среда.

Термодинамические системы бывают трех видов:

1. Изолированные (нет обмена ни веществом, ни энергией с окружающей средой). Пример – герметичный сосуд с газом с теплоизоляционной оболочкой, Вселенная в целом.
2. Замкнутые (нет обмена веществом с окружающей средой). Пример – герметичный сосуд.
3. Открытые (есть и энерго- и массообмен с окружающей средой). Пример – костер, человек.

В химической термодинамике изучаются только изолированные и замкнутые системы.