Способы изменения внутренней энергии

На предыдущем уроке мы уже узнали, от чего зависит внутренняя энергия. Теперь попытаемся разобраться, как её можно изменить. При повышении температуры увеличивается скорость движения молекул, следовательно, возрастает их кинетическая энергия и внутренняя энергия тела. И, наоборот: при понижении температуры, внутренняя энергия уменьшается.

Проведем маленький эксперимент. Возьмем деревянные палочки и потрём их друг о друга. Через некоторое время они нагреются, а, следовательно, их внутренняя энергия увеличится. То же самое произойдёт и при ударе. Нетрудно догадаться, что при деформации тело тоже нагревается, так как деформация может являться следствием удара. Во всех этих случаях, над телом совершалась та или иная работа. Значит, увеличение внутренней энергии происходит при совершении работы над телом.

Рассмотрим другой пример. В стеклянный сосуд бросим несколько горящих спичек, а на горлышко сосуда положим варёное яйцо. Через некоторое время спички потухнут, в результате чего воздух начнёт остывать. Из-за этого яйцо засосет внутрь. Это произойдет из-за того, что давление внутри сосуда понизится и будет не достаточным, чтобы сдерживать давление снаружи. Из этого можно сделать вывод, что внутренняя энергия воздуха внутри сосуда уменьшилась. Заметим, что понижение давления произошло из-за сжатия воздуха при понижении температуры, то есть, воздух совершил работу.

Следовательно, уменьшение внутренней энергии происходит, когда тело само совершает работу.

Однако, изменить внутреннюю энергию можно и путём теплопередачи.

Нальём воду в чайник, и нагреем.

Для того, чтобы вода закипела, мы должны сообщить ей некоторое количество теплоты, то есть, произвести теплопередачу. Чем дольше продолжается теплопередача, тем больше становится температура воды и её внутренняя энергия. Через некоторое время вода закипит, а, значит, её внутренняя энергия увеличится.

Проведем ещё один эксперимент. Нальем в кружку горячий чай. Через некоторое время кружка нагреется, а чай, напротив, остынет, а, значит, его внутренняя энергия уменьшится.

Дело в том, что в этом случае, чай сам совершил теплопередачу, а именно, — нагрел кружку и часть окружающего воздуха.

Как видим, теплопередача всегда происходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Когда температуры тел выравниваются, теплопередача прекращается. Способами теплопередачи являются теплопроводность, конвекция и излучение.

О них мы поговорим на следующих уроках.

Итак, изменить внутреннюю энергию тела можно с помощью механической работы или теплопередачи.

Упражнения.

Изменится ли внутренняя энергия мяча, если, находясь в комнате, его подбросить в воздух?

Нет, потому что бросок не изменил ни температуру мяча, ни его агрегатное состояние. Над мячом не была совершена работа, и сам мяч не совершал работы. Теплопередача тоже отсутствовала, поэтому внутренняя энергия меча не изменилась.

Изменится ли внутренняя энергия мяча, если, находясь в комнате, его подбросить так, чтоб он отскочил от потолка?

Да, потому что при ударе о потолок мяч на время деформируется, а, следовательно, его внутренняя энергия возрастёт, так как над мячом была совершена работа.

Изменится ли внутренняя энергия льда, если его растопить?

Конечно. Ведь растопить лед — значит, превратить его в воду, а это изменение агрегатного состояния, да и температуры тоже. Кроме того, чтобы растопить лёд нужно осуществить теплопередачу.

Изменится ли внутренняя энергия кусочка мела, если провести им по доске? Конечно. Ведь мел пишет только тогда, когда трение достаточно велико, а трение, как мы помним из примера, совершает работу над телом. Кроме того, часть мела останется на доске. Это изменит количество молекул, содержащихся в данном кусочке, а, как мы помним, внутренняя энергия тела — это суммарная энергия всех молекул этого тела.

videouroki.net

Внутренняя энергия тела и способы её изменения

Вы знаете, что существует два вида механической энергии — кинетическая и потенциальная. Давайте вспомним, что кинетической энергией обладает всякое движущееся тело:

.

Потенциальная энергия определяется взаимным положением взаимодействующих тел или отдельных частей тела: E_п = mgh.

Изучая механические явления, вы узнали, что кинетическая и потенциальная энергии могут превращаться друг в друга таким образом, что их сумма остаётся постоянной величиной: E = E_k + E_п = const.

В этом заключается один из наиболее общих и фундаментальных законов природы — закон сохранения и превращения энергии.

Однако, вы знаете, что в реальных опытах закономерности превращения энергии выглядят гораздо сложнее.

Например, возьмём гирю из какого-либо мягкого металла, например, из свинца, и стальную плиту. Поднимем гирю вверх на какую-либо высоту, тем самым сообщив ей некоторый запас потенциальной энергии. А затем отпустим. Во время полёта гири её потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая, наоборот, увеличивается. После падения, гиря остановится. Её потенциальная энергия относительно плиты равна нулю, как равна нулю и кинетическая энергия, поскольку гиря неподвижна. Означает ли это, что нарушился основной закон природы, и энергия бесследно исчезла?

Конечно же нет. Механическая энергия перешла в другой вид энергии. Если внимательно посмотреть на гирю после удара, то мы обнаружим, что она, как и плита, слегка сплющилась, то есть деформировалась. А если мы измерим её температуру до и после падения, то окажется, что она увеличилась.

Мы уже знаем, что при изменении температуры тела, изменяется скорость движения его молекул. Помимо этого, в результате деформации гири, изменилось и взаимное расположение молекул друг относительно друга. Значит изменилась и их потенциальная энергия.

Следовательно, механическая энергия, которой обладала гиря в начале опыта, не исчезла: она перешла в потенциальную и кинетическую энергию её молекул.

Сумма кинетической энергии теплового движения частиц, из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия, называется внутренней энергией тела.

Обозначают внутреннюю энергию буквой U. А измеряют её в тех же единицах, что и механическую энергию: [U] = [Дж].

Возникает логичный вопрос: а каково значение внутренней энергии какого-либо тела?

Для примера рассмотрим какой-нибудь газ, например, кислород. Потенциальная энергия взаимодействия его молекул между собой практически отсутствует. А кинетическая энергия одной молекулы кислорода очень мала. Расчёты показывают, что среднее значение кинетической энергии молекулы кислорода при комнатной температуре равно 3,7 ∙ 10

−21 Дж.

Кто-то скажет, что это очень маленькая величина, и будет прав. Но, например, в 1 м³ газообразного кислорода содержится примерно 2,7 ∙ 10²⁵. А их общая энергия равна почти 100 кДж. А это значение энергии уже весьма значительно. Такой энергией, например, будет обладать одна тонный бизон, если его поднять на высоту десяти метров.

Теперь выясним, от чего зависит внутренняя энергия тела?

Вы уже знаете, что чем больше температура тела, тем быстрее движутся молекулы. Чем больше скорость движения, тем больше их кинетическая энергия. Значит, внутренняя энергия тела зависит от его температуры.

Также вам должно быть известно, что для перевода вещества из жидкого состояния в газообразное, например, чтобы превратить воду в пар, нужно подвести энергию. Следовательно, пар будет обладать большей внутренней энергией, чем вода той же массы. Значит, внутренняя энергия тела при неизменной массе зависит от его агрегатного состояния.

Т. к. масса тела равна сумме масс составляющих его частиц, то внутренняя энергия зависит и от массы тела.

Но внутренняя энергия тела не зависит от его механического движения и от его взаимодействия с другими телами. Так, например, внутренняя энергия мяча, лежащего на полу и поднятого на некоторую высоту от пола, одинакова, так же, как и мяча, неподвижного и катящегося по полу (если, конечно, пренебречь силами сопротивления его движению).

Возникает вопрос, а может ли у тела отсутствовать внутренняя энергия?

Чтобы правильно на него ответить, достаточно вспомнить, что движение частиц, из которых состоит тело, никогда не прекращается, даже при очень низких температурах. Поэтому тело всегда обладает внутренней энергией.

Как правило, значение внутренней энергии в большинстве случаев вычислить очень трудно, поскольку каждое тело состоит из огромного числа частиц. Однако нас чаще будет интересовать не само значение внутренней энергии, а её изменение. А о нём можно судить, в частности, по значению совершённой работы.

Вот мы и подошли ко второй важной проблеме — можно ли как-то изменить внутреннюю энергию тела?

Рассуждаем последовательно. Внутренняя энергия определяется энергией движения и энергией взаимодействия частиц. Следовательно, если мы сможем изменить скорость движения частиц, либо усилить или ослабить их взаимодействие друг с другом, то мы сможем изменить и внутреннюю энергию тела.

Рассмотрим каждую из возможностей изменения внутренней энергии отдельно.

Мы уже знаем, что изменить кинетическую энергию частиц тела можно путём увеличения или уменьшения температуры тела.

Существует два способа это сделать. Рассмотрим их на конкретных примерах. И так, возьмём закрытый сосуд с воздухом, к которому присоединим манометр. И начнём натирать сосуд с помощью тряпочки или сукна.

Уровень жидкости в левом колене манометра начинает понижаться. Это обусловлено тем, что воздух в колбе начинает нагреваться, вследствие чего, увеличивается его давление. Значит увеличивается и кинетическая энергия молекул воздуха. Таким образом, совершив механическую работу (трение сукна о колбу) мы смогли увеличить кинетическую энергию молекул находящегося в колбе воздуха.

Проделаем ещё один опыт. Возьмём толстостенный стеклянный сосуд, на дне которого находится небольшое количество воды. Закроем его пробкой с пропущенной через неё трубкой. Соединим трубку с насосом и начнём накачивать в сосуд воздух. Через некоторое время пробка из сосуда вылетит и в нём образуется туман.

Туман — это превратившийся в воду водяной пар.

Подумайте, когда образуется туман? Наверняка каждый из вас замечал, что чаще всего туман образуется тогда, когда после тёплого дня, наступает прохладная ночь, т. е. при значительном понижении температуры.

Следовательно, температура воздуха в сосуде понизилась. А понизилась она из-за того, что воздух, находящийся в сосуде, совершил работу. Вследствие чего, внутренняя энергия молекул воздуха в сосуде уменьшилась.

Таким образом, мы с вами можем сделать важный вывод о том, что внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы. При этом если тело совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается. А если над телом совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается.

Теперь подумаем, можно ли изменить внутреннюю энергию тела, без совершения механической работы?

Вернёмся к опыту с колбой и манометром. Теперь не будем натирать колбу, а нагреем в ней воздух при помощи спиртовки. И опять через небольшой промежуток времени уровень жидкости в левом колене манометра начнёт понижаться. Что свидетельствует о том, что опять происходит изменение внутренней энергии воздуха в колбе.

Теперь обратимся к ситуации, с которой вы сталкиваетесь в жизни постоянно. Возьмём стакан с горячим чаем и металлическую ложку. Вы хорошо знаете, что если ложку опустить в стакан с чаем, то она через некоторое время тоже становится горячей.

 

В этом случае, как и в предыдущем, работа не совершается, но внутренняя энергия ложки увеличивается, о чём и свидетельствует повышение её температуры.

Поскольку вначале температура воды выше, чем температура ложки, то и средняя скорость молекул воды больше. А это значит, что молекулы воды обладают большей кинетической энергией, чем частицы металла, из которого сделана ложка. При столкновении с частицами металла молекулы воды передают им часть своей энергии, и кинетическая энергия частиц металла увеличивается. А кинетическая энергия молекул воды при этом уменьшается.

В рассмотренных нами примерах внутренняя энергия тел изменялась путём теплопередачи.

Теплопередача — способ изменения внутренней энергии тела, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.

Стоит обратить внимание на то, что процесс теплопередачи происходит в определённом направлении — от более нагретых тел к менее нагретым, но не наоборот. А когда температуры тел выравниваются, теплопередача прекращается.

Таким образом, возможны два способа изменения внутренней энергии —совершение механической работы и теплопередача.

Существует три вида теплопередачи — теплопроводность, конвекция и излучение. Но о них мы с вами поговорим на следующих занятиях.

videouroki.net

Способы изменения внутренней энергии.

Способы изменения внутренней энергии.

Подготовила: учитель физики

Клименко Ольга Анатольевна

ЧТО ТАКОЕ ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ?

Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоят тела.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ И НЕ ЗАВИСИТ ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРНИЯ?

Зависит от:

1. ОБЪЕМА ТЕЛА

2. АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ТЕЛА

3. ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

Не зависит от:

1. ПОЛОЖЕНИЯ ТЕЛА ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГИХ ТЕЛ

2. МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

Совершение механической работы

Теплопередача

Теплопроводность

Излучение

Над телом

Конвекция

Самим телом

СОВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ НАД ТЕЛОМ

Если работу совершают над телом, то внутренняя энергия тела увеличивается. При этом происходит превращение механической энергии во внутреннюю, или, наоборот, внутренней в механическую. Пример: согнул проволоку, потом разогнул, следовательно, место сгиба нагрелось.

СОВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ САМИМ ТЕЛОМ

Если работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается. Примеры: физические упражнения, расширение газа и пара.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела без совершения механической работы.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

• Теплопроводность – это явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому при их непосредственном контакте.

• Примеры: 1. Во время сильной жары в странах Средней Азии люди носят шапки. 2. Горячая вода, оставленная в термосе, охлаждается медленно, из-за слабого теплообмена с окружающей средой.

КОНВЕКЦИЯ

• Конвекция – это вид теплопередачи, при котором энергия передается потоками жидкостей или газа. Конвекция бывает естественной и вынужденной.
• Примеры: нагрев воды в чайнике, обдув вентилятором людей в помещении.

ИЗЛУЧЕНИЕ

• Излучение – это вид теплопередачи, при котором энергия передается не только при наличии вещества, но и в вакууме.
• Примеры: солнечное тепло, Полярное сияние.

И так, мы повторили, что имеет ввиду совершение механической работы и теплопередача. Всем спасибо за внимание!

videouroki.net

Внутренняя энергия

В физике есть несколько типов явлений, такие как механические, тепловые, световые, электромагнитные и другие явления. Любое подобное явление сопровождается затратами энергии. Известно, что существует два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная.

Кинетическая энергия — это энергия движущегося тела. То есть, любой движущийся объект обладает кинетической энергией. Это может быть  движущийся автомобиль, идущий человек, бегущая собака и так далее. Кинетическая энергия зависит от массы тела и от скорости его движения. Вычисляется кинетическая энергия по следующей формуле:

Потенциальная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел в соответствии с их расположением относительно друг друга. Например, любое тело, поднятое над землей, обладает потенциальной энергией. Потенциальная энергия зависит от массы тела и от высоты, на которую это тело поднято и вычисляется по формуле:

Кроме того, тело может обладать и тем и другим видом энергии одновременно. Скажем, самолет, движется с определенной скоростью (а потому обладает кинетической энергией) и летит на определенной высоте (а потому обладает потенциальной энергией).

В этом случае, полной энергией тела будет сумма потенциальной и кинетической энергий: E = Е_к + Е_п.

Кинетическая и потенциальная энергия могут превращаться друг в друга. Самый очевидный пример — это свободное падение, при котором тело теряет высоту, но набирает скорость. Допустим, мячик, держат, на начальной высоте h₀. Тогда он обладает потенциальной энергией mgh₀ и нулевой скоростью. В этом случае кинетическая энергия будет равна нулю.

Предположим, мяч отпустили. В результате свободного падения тело переместилось в точку соприкосновения с землей, и соответственно, на нулевую высоту. Теперь потенциальная энергия равна нулю. Однако, при падении скорость мяча возросла от нуля_{до v. Следовательно, его кинетическая энергия возросла до}

Таким образом, мяч потерял всю свою потенциальную энергию, но приобрел кинетическую, хотя сначала не имел кинетической энергии, но обладал потенциальной.

Заметим, однако, что после соприкосновения с землёй и нескольких отскоков, мячик остался лежать на земле неподвижно. А это означает, что и кинетическую энергию он тоже потерял. Ни в коем случае, нельзя делать из этого вывод, что энергия мяча просто пропала. Если мы посмотрим внимательно, то увидим, что в момент удара мяч немного сплюснулся, а потом снова приобрел исходную форму за счет своей эластичности. Потом он подпрыгнул, но уже на высоту меньше, чем исходная. И так до тех пор, пока полностью не остановился. Каждый раз при ударе, мячик деформировался и возвращался к исходной форме. На это и была потрачена часть механической энергии. Кроме того, если мы измерим температуру мяча, то убедимся, что он немного нагрелся (также, как и участок поверхности, о которую он ударялся). А, как мы помним из предыдущего урока, температура — это мера кинетической энергии молекул.

Следовательно, часть механической энергии превратилась во внутреннюю энергию мяча. Внутренняя энергия тела складывается из механической энергии молекул: кинетической и потенциальной.

Также, как и в системе тел, энергия системы складывается из энергий каждого тела, в теле внутренняя энергия складывается из энергии молекул:

Внутренняя энергия тела зависит от температуры (так как температурой описывается кинетическая энергия молекул) и агрегатного состояния вещества (так как от него зависит расположение молекул относительно друг друга). Так мы подошли к теме следующего урока: способы изменения внутренней энергии. Заметим, тем не менее, что скорость самого тела никак не влияет на внутреннюю энергию, также как и его положение, относительно других тел, не влияет, на расстояние между молекулами.

videouroki.net

Урок 3. «Изменение внутренней энергии»

Урок №3. Способы изменения внутренней энергии тела. Теплопроводность.

Цели урока:

1. Как можно изменить внутреннею энергию?

2. Понятие теплопередачи.

3. Примеры изменения внутренней энергии.

4. Понятие теплопроводности

Ход урока

1. Опрос д/з

2. Изучение нового материала

3. Домашние задание: параграф №3 — №4 (пересказ), задание №1 после параграфа №3.

На прошлом уроке, мы говорили с вами про внутреннею эн. Давайте еще раз проговорим, что такое вн. Эн? Внутренняя эн – это кин.эн всех молекул, из которых состоит тело, и пот.эн их взаимодействия.

Внутренняя энергия тела не является постоянной величиной. Внутренняя энергия тела может изменяться. Давайте с вами подумаем, от чего зависит внутренняя энергия? При увеличении температуры тела, скорость движения молекул тоже будет увеличиваться, что приводит к увеличению кинетической энергии молекул, за счет чего увеличивается и внутренней энергии тела. И наоборот.

Таким образом, можно сделать вывод: что внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул.

Возникает вопрос, каким образом можно изменить скорость движения молекул, в результате чего измениться и внутренняя энергия тела?

Способы изменения внутренней энергии:

1. Путем совершение механической работы

— над телом (внутренняя энергия увеличивается)

— самим телом (внутренняя энергия уменьшается)

2. Путем теплопередачи –процесс изменения вн.эн без совершения работы над телом или самим тело. (вода в чайнике на плите закипает)

В свою очередь, теплопередача осуществляется тремя способами:

1. Теплопроводность;

2. Конвекция;

3. Излучение.

Давайте с вами поговорим конкретно про теплопроводность. Скажите, что будет происходить, если часть металлической ложки опустить в кипящию воду и подержать какое то время. В результате это конец ложки находящийся в руке, через какое время тоже будет нагреваться. Скажите, удобно ли пить горячий чай, в металлической кружки. Конечно же нет, так как стакан тоже будет горячим как и сам чай. Все эти примеры такого явления как теплопроводность.

Теплопроводность –явление передачи внут.эн от одной части тела к другому или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.

Теплопроводность у различных веществ различна. Металлы обладают высокой теплопроводностью. Дерево, стекло, газ, шерсть, волосы, перья птиц, бумага обладают низкой теплопроводностью.

infourok.ru

«Способы изменения внутреннеи энергии тела. Теплопроводность.»

Физика 8 класс Волик Н.Н.

Дата проведения

Тема: Способы изменения внутренней энергии тела. Теплопроводность.

Цели (ожидаемый результат):

Образовательная:

• сформировать понятия теплопередачи и изменения внутренней энергии путём совершения механической работы;

• отработка и закрепление умений учащихся применять свои знания для объяснения конкретных явлений.

Развивающая:

• развивать интерес к физике, мотивировать необходимость изучения тепловых явлений, раскрывать на интересных и важных примерах их широкое проявление в природе, показывать применение знаний о тепловых явлениях в быту и технике;

• развитие умений применять полученные знания при решении расчетных и качественных задач;

• развитие логического мышления.

Воспитательная:

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы урока: словесный, наглядный.

Оборудование: термометр, цилиндр металлический (заранее нагретый)

УМК: презентация «Изменение внутренней энергии тела».

Ход урока

1. Орг. момент.

Приветствует учащихся, создает доброжелательный настрой

Отмечает отсутствующих

2. Актуализация опорных знаний

Мы продолжаем изучать вопросы тепловых явлений. Сегодня рассматриваем способы изменения внутренней энергии. А прежде чем мы начнем говорить о способах изменения внутренней энергии, давайте вспомним материал предыдущего урока:

Физический диктант (заполнить пропуски): (слайд)

1. Нас окружают физические…

2. Они состоят из…

3. … движутся непрерывно.

4. Кинетическая энергия движущихся молекул и потенциальная энергия их взаимодействия образуют… энергию.

5. Об изменении внутренней энергии тела мы судим по…

Проверим ваши ответы (учащиеся обменивают своими ответами в парах и осуществляют взаимопроверку).

Пять правильных ответов это «5», четыре правильных ответа- «4» и так далее.

1. Нас окружают физические тела

2. Они состоят из молекул.

3. Молекулы движутся непрерывно.

4. Кинетическая энергия движущихся молекул и потенциальная энергия их взаимодействия образуют внутреннюю энергию.

5. Об изменении внутренней энергии тела мы судим по изменению температуры тела и деформации.

Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией.
Эти энергии и составляют внутреннюю энергию тела.

(слайд)

Таким образом, внутренняя энергия — это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

1. Сообщение темы и целей урока

Поговорим подробнее о способах изменения внутренней энергии тела. Запишите тему урока. Способы изменения внутренней энергии тела. Теплопроводность.

2. Изучение нового материала

Объяснение нового материала с помощью презентации.

Внутренняя энергия не является величиной постоянной.

Если температура тела увеличивается, увеличивается и внутренняя энергия тела. Это означает, что молекулы этого тела начинают быстрее двигаться, чаще взаимодействовать друг с другом, и, соответственно расстояние между частицами увеличивается. Следовательно, энергия этого тела тоже увеличивается.

 Если же температура понижается, тело остывает, то это означает, что молекулы начинают двигаться медленнее, их кинетическая энергия и расстояние между ними уменьшается, и, следовательно, энергия тела тоже убывает.

Можно сказать, что температура является главной характеристикой внутренней энергии тела.

Итак, от каких величин зависит внутренняя энергия тела?

  Когда мы говорим об изменении внутренней энергии тела, то необходимо отметить, что не сразу сложилась теория, связывающая внутреннюю энергию и движение частиц. Почти до конца 19 века считалось, что существует так называемая субстанция – тепла, которая, втекая в тело, увеличивает его внутреннюю энергию, температуру; течением этой жидкости считалась его внутренняя энергия. А если тело остывает, то это тепло вытекает из тела, соответственно, внутренняя энергия его уменьшается.

Демонстрация: опыт по сгибанию и разгибанию медной проволоки. Место сгиба быстро становится теплым.

— Почему проволока в месте сгиба нагревается?

Обсуждая ответ на поставленный вопрос, учащиеся приходят к выводу, что, сгибая и разгибая кусок проволоки, мы совершаем механическую работу. Так как температура сгиба увеличилась, то увеличилась и средняя кинетическая энергия молекул, а значит и внутренняя энергия. Следовательно, механическая работа превратилась во внутреннюю энергию.

Рассмотрим опыт, описанный в учебнике на стр.8 (рис.4). (слайд)

Что мы совершали, натирая трубку шнуром? (Механическую работу). Как при этом изменилась внутренняя энергия жидкости внутри трубки? (Увеличилась). За счет чего увеличилась внутренняя энергия пара? (За счет совершения механической работы при натирании трубки верёвкой).

Этот способ увеличения внутренней энергии тела при трении был известен людям с глубокой древности. Именно таким способом люди добывали огонь.

Сделаем общий вывод: как можно увеличить внутреннюю энергию тела? (Совершая над ним механическую работу).

В своей жизненной практике вы также не раз сталкивались с увеличением внутренней энергии тела при совершении над ним механической работы. Работая в мастерских, например, обтачивая детали напильником, что вы замечали? (Детали нагревались).

Если  мы будем совершать работу, то тем самым будем изменять энергию тела.

То же самое можно сказать о внутренней энергии: если мы будем совершать работу над телом какими -либо внешними силами, то соответственно, внутренняя энергия этого тела будет изменяться. Если само тело будет совершать работу, например, газ, расширяясь, то будет меняться внутренняя энергия самого газа.

(слайд)

Первые опыты по изменению внутренней энергии провел английский инженер и физик Румфорт, который в 18 веке при изготовлении пушек занимался сверлением ствола. Когда происходило сверление, Румфорт заметил, что и сверло, и сам ствол очень сильно нагреваются. В результате эксперимента он убедился, что при движении-вращении сверла можно нагреть даже воду, т.е. на вершине сверла укрепляли ведро с водой, которое в результате движения сверла, закипало, выделялась огромная энергия. Это доказывало, что внутренняя энергия тела может быть изменена при помощи совершения работы.

В технике, промышленности, повседневной практике мы постоянно встречаемся с изменением внутренней энергии тела при совершении работы: нагревание тел при ковке, при ударе; совершение работы сжатым воздухом или паром и др. (слайд)

Демонстрация: Проведём еще один опыт. В стакан с водой, имеющей температуру 20⁰С опустим цилиндр с температурой 100⁰С. Через некоторое время температура воды станет равна 60⁰С. Но и температура цилиндра также станет 60⁰С. За счёт чего повышается температура воды в стакане? (Цилиндр передаёт часть тепла воде. При этом температура (внутренняя энергия) воды становится выше, а температура (внутренняя энергия) цилиндра уменьшается). Такое явление, когда одно тело отдает энергию, а другое принимает, называется теплообменом. При теплообмене температура взаимодействующих тел становятся одинаковой. (слайд)

Совершается ли работа над телом при теплообмене? (Нет). Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Изменение внутренней энергии способом теплопередачи: нагревание чайника на плите, или, если вы вдруг опустили ложку чайную в стакан с чаем, то увидите, что эта ложка нагревается, т.е. как происходит этот нагрев, без совершения работы.

Внутренняя энергия тела изменяет свою энергию и за счет теплопередачи, и за счет совершения работы.

(слайд)

Внутренняя энергия изменяется при помощи работы и теплопередачи. Необходимо отметить, что теплопередача может происходить тремя способами, это:

1) Процесс конвекции;

2)Процесс излучения;

3) Процесс теплопроводности.

Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами.

Об этом мы будем говорить на последующих уроках.

3. Физкультминутка

Раз, два – встать пора,

Три, четыре – руки шире,

Пять, шесть – тихо сесть,

Семь, восемь – лень отбросим.

4. Закрепление изученного материала

Вопрос 1. Если кусок алюминиевой проволоки расклепать на наковальне или быстро изгибать в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается. Объясните явление.

Ответ: Над проволокой совершается механическая работа. Механическая энергия превращается во внутреннюю.

Вопрос №2. Чем объясняется сильный нагрев покрышек автомобиля во время длительной езды?

Ответ. Покрышки нагреваются а счёт работы трения при частичном проскальзывании из по полотну дороги, и за счёт работы деформации покрышки при качении.

Вопрос №3. Когда автомобиль расходует больше горючего: при езде без остановки или с остановками? Почему?

Ответ: При остановке кинетическая энергия автомобиля превращается во внутреннюю энергию тормозных колодок. Чтобы каждый раз после остановки приобрести необходимую скорость, в двигателе должно быть израсходовано дополнительно некоторое количество горючего.

5. Рефлексия

Итак, внутренняя энергия тела – это суммарная потенциальная и кинетическая энергия всех молекул тела. Молекулы обладают потенциальной энергией, т.к. взаимодействуют друг с другом. Потенциальная энергия молекул зависит от расстояния между молекулами. Расстояние между молекулами можно изменить деформацией или нагреванием. При нагревании и охлаждении расстояние между молекулами изменяется не очень сильно. Значительно расстояние между молекулами изменяется при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Молекулы обладают кинетической энергией, т.к. находятся в непрерывном движении. Кинетическая энергия молекул зависит от скорости движения молекул. Скорость движения молекул зависит от температуры. Следовательно, внутренняя энергия тела изменяется при деформации и изменении температуры тела.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая над телом механическую работу и способом теплопередачи. Теплопередача совершается несколькими способами.

Задает вопросы учащимся:

• Все ли было понятно на уроке? Что вызвало трудности?

• Почему при обработке детали напильником деталь и напильник нагреваются?

• Каким способом и как изменяется внутренняя энергия продуктов, положенных в холодильник?

• Молоток будет нагреваться, когда им забивают гвозди, а также когда он лежит на солнце.

• Каким образом меняется внутренняя энергия молотка в каждом случае?

• Как древние люди добывали огонь? Как сегодня в походных условиях получают огонь?

• Каким образом происходит нагревание двигателя и его охлаждение при движении автомобиля?

6. Оценивание

Как вы работали на уроке? Как вы себя оцениваете?

Выставляет оценки за урок, с комментариями

7. Домашнее задание: прочитать параграф 3, 4 — выучить основные понятия, упр.1. стр.13.

infourok.ru

Конспект урока в 8 классе «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии»

8 класс

«Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии»

Тип урока: урок изучения нового материала с применением.

Цель: ввести понятие внутренней энергии как суммы кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия и способах её изменения – теплопередача и совершение работы.

Задачи:

обучающие: изучение понятия «внутренняя энергия», от чего зависит и не зависит внутренняя энергия тела; способы изменения внутренней энергии тела; ввести понятие «теплопередача» и познакомить с её видами;

развивающие: развитие умений анализа и самоанализа; развитие умений анализа и синтеза информации.

воспитательные: развитие коммуникативной компетенции.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Формы работы учащихся: фронтальная, групповая (парная).

Необходимое техническое оборудование: интерактивное оборудование кабинета физики.

Ход урока

1. Организационный момент.

Контроль присутствия всего необходимого для занятия, обеспечение недостающих материалов. Концентрация внимания, быстрое включение учащихся в деловой ритм.

2. Актуализация знаний.

Учитель. Руководство фронтальной работой с текстом «Механическая и внутренняя энергия»

Ученики. Отвечают на вопросы, систематизируют знания о кинетической и потенциальной энергии тела.

Вопросы:

1. Какие виды механической энергии существуют?

2. Какую энергию называют потенциальной? От каких величин она зависит?

3. Какую энергию называют потенциальной? От каких величин она зависит?

4. В каком случае кинетическую энергию тела можно считать равной нулю?

3. Целеполагание.

Учитель. Демонстрирует опыт по превращению одного вида механической энергии в другой (плакат с иллюстрацией опыта «Падение свинцового шарика)

Ставит проблему: можно ли утверждать, что когда мячик остановится, его энергия исчезнет и нарушится фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии?

Мотивирует деятельность учащихся для решения поставленной цели.

Ученики. Наблюдают, понимают проблему и проникаются необходимостью решить её на уроке.

Вопросы:

1. Какие превращения энергии происходят при подъёме и падении свинцового шара?

2. Как изменяется состояние свинцового шара и свинцовой плиты в результате их соударения?

4. Изложение нового материала.

Учитель. Организует работу класса при изучении материала.

1. Демонстрирует опыт по превращению механической энергии во внутреннюю энергию, предлагая потереть руки друг о друга, об одежду, согнуть и разогнуть проволоку много раз.

Учащиеся. Работают с учителем, воспринимают новый материал, отвечают на вопросы, осуществляют записи в тетради.

2. Вводит понятие внутренняя энергия, ее обозначение, единица измерения в СИ (работа с учебником)

Учащиеся. Осуществляют записи в тетради.

3. Работа с классом.

Учитель. От каких величин зависит внутренняя энергия тела?

Учащиеся. Делают вывод о том, при изменении температуры тела происходит изменение скорости движения молекул.

Учитель проводит первичную проверку понимания изучаемого материала.

4. Организует диагностику знаний: формулирует два вопроса качественного характера.

Объясните опыты:

а) Почему при периодическом изгибании железной проволоки она нагревается?

б) Почему два бруска при трении нагреваются?

Определяет наличие пробелов в знаниях обучающихся.

Учащиеся. Систематизируют материал и углубляют знания при решении качественных задач, требующих мыслительной активности.

Учитель проводит первичную проверку понимания изучаемого материала.

Организует диагностику знаний: формулирует два вопроса качественного характера.

в) в сосуде нагрели воду. Можно ли сказать, что внутренняя энергия воды увеличилась? Ответ поясните.

г) два медных бруска одинаковой формы и массами 100г и 500г были взяты при комнатной температуре и погружены в кипящую воду на одинаковое время. Изменилась ли их внутренняя энергия? Одинаково ли изменилось значение внутренней энергии этих брусков относительно друг друга? Ответ поясните.

5. Способы изменения внутренней энергии тела.

Учитель. Демонстрирует плакат – «Два способа изменения внутренней энергии»

На основании вывода о том, что внутренняя энергия изменяется при изменении скорости движения молекул, возникает вопрос: каким способом можно изменить скорость движения молекул?

Учащиеся. Наблюдают, делают выводы.

Учитель. Демонстрирует опыты «Изменение внутренней энергии путем теплообмена»

Вводит понятие «теплопередача», её виды, особенности. Отвечает на вопросы учащихся.

Учащиеся. Наблюдают, делают выводы, осуществляют записи в тетрадях.

V. Закрепление.

1. Обобщение учителя. Сегодня на уроке мы познакомились с физической величиной – внутренней энергией, ее обозначением, единицей измерения в СИ. Выявили факторы, от которых зависит и не зависит внутренняя энергия любого тела, а также определили способы изменения внутренней энергии тела.

6. Домашнее задание.

Учитель. Комментирует особенности выполнения домашнего задания.

Учащиеся. Понимают домашнее задание и методику его выполнения, задают вопросы.

1. А.В. Пёрышкин «Физика 8» — М.: «Дрофа», 2012 г.

2. Плакаты с иллюстрацией опытов.

3. Демонстративное оборудование.

infourok.ru