Fizyka w Wicku
licznik odwiedzin:
1. Energia wewnętrzna ciała
Ciała zbudowane są z cząsteczek, które nieustanie drgają i poruszają się. Cząsteczki oddziałują ze sobą siłami międzycząsteczkowymi. Ciało posiada więc energię zarówno z powodu poruszających się cząsteczek, jak i energii związanej z ich wzajemnym położeniem i oddziaływaniem.
Każda cząsteczka może mieć inną prędkość oraz inny kierunek ruchu, dlatego wygodniej jest mówić o średniej energii kinetycznej cząstek w ciele (sumujemy energie kinetyczne wszystkich cząstek i dzielimy przez ich ilość). Energię związaną z ich oddziaływaniem nazwiemy energią potencjalną.
Energią wewnętrzną ciała - nazywamy sumę średniej energii kinetycznej cząstek tego ciała oraz ich energię potencjalną.
Zmiana energii wewnętrznej ciała poprzez pracę:
Energię wewnętrzną ciała można zmienić poprzez wykonanie pracy nad ciałem (rośnie wtedy energia wewnętrzna ciała). Np. ściskamy gaz sprężarka.
Energię wewnętrzną może zmienić ciało gdy samo wykonuje pracę (maleje wtedy jego energia wewnętrzna). Np. gaz rozpręża się po otwarciu butli gaśniczej.
Zmiana energii wewnętrznej ciała poprzez ciepło:
Energię wewnętrzną ciała można zmienić poprzez dostarczenie ciepła. Np. podgrzewamy ciało palnikiem.
Energię wewnętrzną może zmienić ciało gdy oddaje ciepło. Np. gorąca kawa oddaje ciepło otoczeniu. Energia wewnętrzna ciała wtedy ulega zmniejszeniu.
Energię wewnętrzną ciała można zmienić poprzez dostarczenie ciepła lub wykonanie pracy.
Ciepło:
Ciepło- jest miarą przekazywanej energii wewnętrznej. Ciepło oznaczamy literą Q. Jednostką ciepła jest jednostka energii [J].
Ciepło może być przekazywane tylko z ciała o większej energii wewnętrznej do ciała o niższej energii wewnętrznej.
Przykład: Gdy otwierasz okno w zimę, to w pokoju powietrze ma większą energię wewnętrzną, niż powietrze za oknem pokoju. Powietrze z pokoju oddaje swoją energię wewnętrzną na zewnątrz (powietrzu o mniejszej energii).
Temperatura:
Jeżeli ogrzewamy ciało w zamkniętym pojemniku, to temperatura ciała rośnie. Cząsteczek jest tyle samo, więc musi wzrastać ich średnia energia kinetyczna cząstek. Im wyższa temperatura ciała, tym szybciej cząsteczki się poruszają i mają tym samym większą średnią energię kinetyczną.
Temperatura - jest miarą średniej energii kinetycznej cząstek.
Do pomiaru temperatury używamy przyrządów zwanych termometrami. W środku termometru znajduje się ciecz (rtęć, alkohol), która zwiększa swoją objętość gdy temperatura wzrasta (zjawisko rozszerzalności temperaturowej ciał). W domach użytkujemy termometry w skali Celsjusza. Jednak w fizyce częściej posługujemy się skalą w Kelwinach.
Temperaturę oznaczamy literą T jednostką temperatury w układzie SI jest [K] Kelwin.
Skoro temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej, to zmniejszając temperaturę ciała cząsteczki będą poruszać się z coraz mniejszą prędkością. Można zadać sobie pytanie jak nisko można obniżyć temperaturę. Wyliczono teoretycznie temperaturę (granicę) do jakiej można schłodzić ciało, nazwano tą temperaturę zerem bezwzględnym (zero absolutne). Temperatura zera bezwzględnego wynosi −273,15 °C = 0 K. Termometr w skali Kelwina zaczyna się właśnie od zera bezwzględnego 0K. Oto rysunek, który wyjaśni jak poruszać sie po skali Kelwina i Celsjusza:
