Внутренняя энергия

Слайд 1. Внутренняя энергия

Что происходит внутри тела и как можно изменить его энергию

Слайд 2. Энергия внутри вещества

Любое тело состоит из частиц, которые непрерывно и беспорядочно движутся. Частицы также взаимодействуют друг с другом: притягиваются и отталкиваются.

Внутренняя энергия тела — это энергия движения и взаимодействия всех его частиц.

Она есть и у горячего, и у холодного тела.

Слайд 3. Из чего складывается внутренняя энергия?

Частицы движутся беспорядочно. Чем быстрее их движение, тем больше их кинетическая энергия. При нагревании движение обычно становится интенсивнее.

Частицы притягиваются и отталкиваются. Их взаимное расположение влияет на потенциальную энергию. Например, при плавлении структура вещества меняется.

Слайд 4. От чего зависит внутренняя энергия?

От температуры: при нагревании частицы в среднем движутся быстрее.

От количества вещества: в большем количестве вещества больше частиц.

От рода вещества: частицы разных веществ взаимодействуют по-разному.

От агрегатного состояния и расположения частиц: лёд, вода и водяной пар устроены по-разному.

Слайд 5. «Изменить внутреннюю энергию тела можно двумя способами: совершить работу или передать телу теплоту.»

— Главное правило темы

Слайд 6. Способ первый: совершить работу

Работа меняет внутреннюю энергию, когда тело или его части взаимодействуют под действием силы.

При трении движение частиц становится интенсивнее, и тело нагревается. Так согреваются ладони, если быстро потереть их друг о друга.

При сжатии газа его внутренняя энергия тоже может увеличиться.

Слайд 7. Нагревание трением: знакомые примеры

При торможении нагреваются детали тормозной системы: трение совершает работу.

Спичка загорается, когда её головку с усилием проводят по шероховатой поверхности.

При сверлении сверло и материал могут нагреться из-за трения.

Вывод: механическое воздействие способно изменить внутреннюю энергию без прямого контакта с пламенем.

Слайд 8. Способ второй: теплопередача

Теплопередача — изменение внутренней энергии при передаче энергии от более нагретого тела к менее нагретому.

Например, металлическая ложка в горячем чае постепенно нагревается. При этом ложку не нужно двигать или сжимать: энергия передаётся из-за разности температур.

Слайд 9. Три способа теплопередачи

Энергия передаётся от частицы к частице, особенно заметно в твёрдых телах.

Пример: нагревается металлическая ложка.

Энергию переносит поток жидкости или газа.

Пример: тёплый воздух от батареи поднимается вверх.

Энергия передаётся электромагнитными волнами.

Пример: Земля получает энергию от Солнца.

Слайд 10. Почему греется воздух у батареи?

Слайд 11. Сравним два способа

Потрите ладони: их внутренняя энергия увеличивается благодаря работе силы трения.

Подержите руки рядом с тёплой кружкой: энергия передаётся при теплопередаче.

В обоих случаях руки могут нагреться, но причина изменения энергии различна. В реальной ситуации оба способа иногда действуют одновременно.

Слайд 12. Схема: как меняется внутренняя энергия

Определи, что происходит с телом: оно нагревается или охлаждается.

Проверь, совершается ли над телом работа: например, его трут или сжимают.

Проверь, передаётся ли энергия при теплопередаче.

Назови наблюдаемый результат и объясни, какой способ изменения энергии сработал.

Слайд 13. Количество теплоты

Количество теплоты обозначают буквой $Q$.

Её измеряют в джоулях (Дж).

В обозначениях единиц:

М — приставка «мега», означает миллион;

к — приставка «кило», означает тысячу;

м — приставка «милли», означает одну тысячную;

Дж — джоуль.

$1\text{ МДж}=1000000\text{ Дж}$

$1\text{ кДж}=1000\text{ Дж}$

$1\text{ мДж}=0,001\text{ Дж}$.

Слайд 14. Разберём бытовые ситуации

Вода получает энергию от нагревателя и нагревается за счёт теплопередачи.

При торможении детали нагреваются: трение совершает работу.

Поверхность Земли получает энергию посредством излучения.

При сжатии воздуха работа над газом может повысить его внутреннюю энергию.

Слайд 15. Главное о внутренней энергии

Внутренняя энергия связана с движением и взаимодействием частиц тела.

Она зависит от температуры, количества вещества, его рода и состояния.

Изменить внутреннюю энергию можно совершением работы или теплопередачей.

Теплопередача происходит теплопроводностью, конвекцией и излучением.

В повседневных ситуациях важно объяснять не только, что тело нагрелось, но и каким способом это произошло.