ка про те, що робота здійснюється в процесі зміни або перетворення енергії і що робота представляє собою міру цієї зміни або перетворення енергії. Іншими словами, якщо тіло може здійснювати або здійснює роботу, то воно має енергією.
Перший прийом менш привабливий, так як при цьому в кінцевому підсумку відбувається збільшення внутрішньої енергії взаємодіючих тіл (свинцева куля і платівка) за рахунок зменшення потенційної енергії падаючого свинцевого кулі. Питання ж про те, чи володіє внутрішньою енергією ці тіла до зіткнення, залишається відкритим. Тому початкові досліди повинні ілюструвати наявність внутрішньої енергії у тел до їх нагрівання і здійснення над ними роботи. До числа таких демонстрацій можна віднести досвід з корковим пістолетом, поміщеним під дзвін повітряного насоса. При створенні розрідження під дзвоном пробка викидається з пробірки. Роблять висновок: роботу здійснив повітря, що знаходиться в пробірці, отже, він мав енергією. На відміну від механічної енергії цю енергію називають внутрішньою енергією тіла. Це енергія руху і взаємодії частинок, з яких складається тіло. Мікрочастинки, з яких складаються тіла (молекули, атоми), взаємодіють між собою (притягуються або відштовхуються), отже, вони мають потенційну енергією.
Кінетична енергія хаотичного (Теплового) руху мікрочастинок разом з потенційною енергією їх взаємодії складає частину внутрішньої енергії тіла і характеризує стан тіла в даний момент.
Далі потрібно роз'яснити учням відміну внутрішньої енергії від механічної енергії тіл. Механічна енергія залежить від швидкості руху та маси тіла, а також від розташування даного тіла відносно інших тіл. Внутрішня ж енергія не залежить від швидкості руху тіла в цілому. Вона визначається швидкістю руху частинок, з яких складається тіло, і їх взаємним розташуванням.
Далі учнів знайомлять зі способами зміни внутрішньої енергії тіл, показують, що вона може змінюватися при вчиненні (над тілом або самим тілом) механічної роботи і при теплопередачі. Цьому допомагають такі прості і разом з тим переконливі досліди, в яких основна ідея не затуляється побічними явищами. У цих дослідах внутрішня енергія розглядається тільки як енергія руху молекул. Про потенційну енергії доречніше буде говорити при вивченні змін агрегатних станів речовини.
1. Стосуються руками стінок колби дилатометра (див. рис. 17.23) і спостерігають переміщення підфарбованої краплі води в трубці. Явище пояснюють розширенням повітря при нагріванні. Нагрівання ж повітря (підвищення його температури) свідчить про збільшення швидкості безладного (теплового) руху його молекул, а значить, і їх кінетичної енергії, що становить частину внутрішньої енергії тіла.
У даному випадку збільшення внутрішньої енергії досягають шляхом теплопередачі. Якщо колбу помістити в посудину з водою, температура якої нижче кімнатної, крапля води в трубці буде переміщатися вниз, засвідчуючи про зниження температури повітря в колбі, а значить, і про зменшенні швидкості безладного руху молекул, їх кінетичної енергії.
Балон, з'єднаний з манометричної трубкою (рис. 20.4) або мікроманометром, натирають сукном і спостерігають зміна рівня рідини в трубках манометра. Явище пояснюють розширенням повітря в балоні, яке, у свою чергу, обумовлено збільшенням кінетичної енергії молекул повітря. У даному досвіді відбувається збільшення внутрішньої енергії тіла (Повітря) в результаті здійснення механічної роботи. br/>
3. ВИДИ теплопередачі
Беруть повітряне кресало. При швидкому стисненні повітря нагрівається настільки значно, що пари ефіру, що знаходяться в циліндрі під поршнем, спалахують. Температура самозаймання парів ефіру 180 В° С. Збільшення внутрішньої енергії парів ефіру відбувається в результаті здійснення механічної роботи по стисненню.
На ковадло поміщають слабкий шматок міді, попередньо підклавши під нього аркуш паперу (теплоізоляція). Різко вдаряють 8-10 разів молотком по шматку міді, після чого кладуть її на термоскоп, з'єднаний з мікроманометром або манометром, наповненим підфарбованим спиртом. Різниця рівнів спирту в манометрі досягає при цьому 1,5-2 см, що добре можна помітити навіть споследніх парт. У досвіді з горизонтально розташованої трубкою результат ще більш виразний.
На основі дослідів й аналізу прикладів з повсякденного життя підводять учнів до висновку, що внутрішню енергію тіла можна змінити шляхом теплопередачі (теплообміну) оточуючим тілам і вчинення механічної роботи (тертя, удар, стиснення).
Треба розглянути з учнями та протилежні процеси, результат яких - зменшення внутрішньої енергії тіла. Так, при теплообміні нагрітого праски з навколишнім повітрям його внутрішня енергія зменшується, про що можна судити з зниження температури праски з плином часу. Подібне явище відбувається з усіма тілами, початкова температура яких була вище навколишніх тіл.
Зменшення внутрішньої енергії тіл в результаті вчинення...
