Cele:

Dowiesz się jak zmieniać energię wewnętrzną ciał.

Poznasz pierwszą zasadę termodynamiki.

 

Czy wiesz na czym polegają zmiany energii wewnętrznej?

Wiesz już, że wskutek różnych czynności można zwiększyć temperaturę ciała (np. pocierając o siebie dłonie, gotując wodę, dotykając zimnymi dłońmi ciepłego kaloryfera, wystawiając ciało na działanie promieni słonecznych, itd.), a więc i zwiększyć jego energię wewnętrzną.

Czy wiesz na czym może polegać taki proces?

 

 

Zauważ, że energię ciała można zwiększyć na kilka sposobów:

a) wykonując nad nim pracę (pocieranie dłoni - zysk energii, kosztem pracy)

b) wskutek przekazania ciału energii w postaci ciepła (dłonie i kaloryfer - zysk energii, dzięki ciepłu)

c) wskutek przekazania ciału energii w postaci promieniowania (ognisko, Słońce)

Energię wewnętrzną ciała można również zmniejszyć, wiąże się to z utratą ciepła przez ciało.

a) gorąca woda stygnie (oddaje ciepło do otoczenia)

b) para woda skrapla się dotykając chłodnej powierzchni (oddaje swoje ciepło)

c) ściśnięty gaz, rozpręża się wykonując pracę (oddaje część swojej energii, kosztem wykonanej pracy)

 

Należy pamiętać, że przepływ ciepła następuje od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze.

 

Te spostrzeżenia można sformułować w postaci pierwszej zasady termodynamiki:

Wzrost energii wewnętrznej ciała równy jest ilości wykonanej pracy nad tym ciałem i ilości dostarczonego ciepła do tego ciała. Można to zapisać za pomocą wzoru:

Jednostką ciepła, pracy i energii jest dżul [1J] 

 

Umowa dotycząca znaku 

Aby prawidłowo obliczać zmianę energii wewnętrznej należy trzymać się następującej konwencji dotyczącej znaku pracy, lub ciepła:

Jeśli praca lub ciepło są dostarczane do ciała (układu ciał), to są one liczone ze znakiem plus - są dodatnie (zysk).

Jeżeli są odbierane od ciała (układu ciał) , czyli jeśli to ciało/układ wykonuje jakąś pracę, to odpowiednie wartości będą ujemne (strata).

Przykłady

a) Podczas prasowania żelazko podgrzało tkaninę energią 340 J, a w wyniku tarcia została do niego dodatkowo dostarczona energia 20 J (zakładamy, że nie było ubytków ciepła). W rezultacie energia wewnętrzna tkaniny wzrosła o:

 ∆Ew =  Q + W = 340 J + 20 J = 360 J

 

b) Podczas podgrzewania wody na herbatę, dostarczono jej 12kJ ciepła. O ile wzrosła energia wody?

∆Ew =  Q + W = 12 kJ +0 J = 12 kJ

c) Podczas ochładzania kostki masła w lodówce, masło oddało 400 J ciepła.

∆Ew =  Q + W = - 400 J +0 J = - 400 J

Zadanie

Podczas uderzania młotem kowalskim w kawał żelaza ogrzewany w palenisku w kuźni kowal wykonał pracę 500 J i jednocześnie żelazo ogrzane zostało o 2400 J. O ile wzrosła energia żelaza?

 

Zadanie - zaloguj się na LA i wykonaj aplikację:

 

 

Życzę miłej pracy.