Экзамен по физике за 8 класс

3. Внутренняя энергия

Существует два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная. Чем больше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. Потенциальная энергия определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или его отдельных частей.

Кинетическая и потенциальная энергия – это два вида механической энергии, они могут превращаться друг в друга.

Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

Внутренняя энергия тела зависит от температуры, состояния вещества: это мы изучим позднее (в 10 классе).

Внутренняя энергия тела не зависит от скорости движения и положения тела относительно других тел.

Способы изменения внутренней энергии

При повышении температуры тела скорость движения молекул возрастает, внутренняя энергия возрастает. Внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул в теле.

Внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая работу над телом.

Если же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается.

Внутреннюю энергию тела можно изменить другим способом, без совершения работы.

Например, вода в чайнике, поставленном на плиту закипает. Воздух в комнате нагревается от различных предметов.

Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить путем теплопередачи.

Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы над ним или самим телом называется теплопередачей.

Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от более нагретым телам к менее нагретым.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.

Теплопередача может осуществляется 3 способами:

1). Теплопроводность.

2). Конвекция.

3). Излучение.

1. Явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной его части к другой называется теплопроводностью.
Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламениться. Конец палки, находящийся снаружи будет холодный. Значит дерево обладает плохой теплопроводностью. Металлы имеют большую теплопроводность, а наибольшей обладают серебро и медь. При теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца к другому. У жидкостей теплопроводность не велика, теплопроводность у газа ещё меньше.

2. Конвекция – вид теплопередачи, при котором энергия передаётся струями газа или жидкости. Так, например, в отапливаемой комнате благодаря конвекции струи теплого воздуха поднимаются вверх. Струи холодного опускаются вниз. Поэтому у потолка воздух теплее, чем внизу. Различают два вида конвекции: вынужденную и естественную. Естественная конвекция – это например нагрев воздуха в комнате. Вынужденная наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом и т.д. Для того чтобы происходила конвекция жидкость надо нагревать снизу.

3. При тепловом излучении, тепловая энергия переносится от одного тела к другому благодаря испусканию и поглощению электромагнитных волн. Любое тело с температурой отличной от 0 по кельвину (-273 по Цельсию) испускает излучение. Излучение абсолютно черного тела всегда выше излучения всех других тел. Излечение может осуществляться в полном вакууме.

Теплопередача и теплоизоляция в технике

Теплоизоляция

Колба термоса – полезное изобретение, почти полностью исключающее теплопередачу. Она состоит из стеклянного сосуда с двойными стенками с пробкой. Из пространства между стенками выкачивается воздух и создаётся вакуум. Внутренняя поверхность стенок, между которыми создан вакуум, посеребрены для уменьшения потерь тепловой энергии через излучение. Недостаток – это хрупкость стекла. Пробка предотвращает потери тепла через испарение.

Между холодильной камерой и корпуса холодильника всегда укладывается слой теплоизоляционного материала для предотвращения теплопроводности.

Изоляция домов. В качестве изоляционного средства были предложены пористые стенки. Воздух – лучший изолятор, чем кирпич, и пористость увеличивает изоляцию.

Двойные рамы также улучшают изоляцию, поскольку содержат слой воздуха, который является отличным изолятором. На крышах размещают изолирующий материал или гранулы.

Теплопередача

Центральное отопление домов намного эффективнее каминов. Большая часть горячего воздуха от открытого огня уходит вверх и теряется, а холодный воздух втягивается из под дверей. Конвекторный обогреватель должен быть расположен на полу, чтобы горячий воздух мог подниматься и циркулировать.