Внутренняя энергия

«Уравнение теплового баланса»

1. Давайте вспомним, что такое внутренняя энергия тела U?

Внутренняя энергия – суммарная энергия движения (Ек) и взаимодействия (Еп) всех частиц, из которых состоит тело.

2. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

• совершением механической работы над телом (U увеличивается) или самим телом (U уменьшается);

• путем теплопередачи (без совершения работы над телом или самим телом).

Энергия, переданная или полученная телом при теплопередаче называется количеством теплоты Q, Дж – в СИ.

3. Что такое теплопередача?

Теплопередача - физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему, либо непосредственно (при контакте).

4. Какие вы знаете виды теплопередачи?

• теплопроводность

• конвекция

• излучение

5. Как передается энергия в случае теплопроводности, конвекции, излучении?

• теплопроводность (непосредственная передача энергии от частиц более нагретой части тела к частицам менее нагретой части тела) или (передача внутренней энергии от одной части тела к другой в результате теплового движения его частиц)

• конвекция – перенос энергии потоками жидкости или газа

• излучение - перенос энергии электромагнитными волнами (может происходить в полном вакууме).

6. Давайте вспомним что такое количество теплоты?

Количество теплоты – это энергия, которую тело теряет или приобретает в результате теплопередачи

Рассмотрим вопрос: какой величиной мы будем выражать это количество теплоты?

Количество теплоты связано с внутренней энергией тела, поэтому, когда тело получает энергию, его внутренняя энергия увеличивается, а когда отдаёт – уменьшается. Аналогичные выводы можно сделать и про температуру тела.

7. До каких пор идет теплопередача?

Теплопередача идет до тех пор, пока температура обоих тел не станет одинаковой.

8. Если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма полученных Qn и отданных Qот энергий равна нулю.

Qп +Qот = 0 – это уравнение называется уравнением теплового баланса и выражает ЗСЭ (т.е. при передачи теплоты выполняется закон сохранения энергии)

Цель нашего сегодняшнего урока:

1. Повторить применение формулы для расчета количества теплоты при нагревании или остывании тела

2. Познакомиться с применением уравнения теплового баланса при решении задач.

Переходим к решению задач:

№1. Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды массой 200г от 20℃ до 50℃?

Доп. вопрос: как орлу удается держаться долго на одной высоте, не взмахивая крыльями?

Явление конвекции воздушных потоков. Нагретые в нижних слоях атмосферы потоки воздуха поднимаются вверх. Орлы умело находят такие потоки, и могут длительное время просто парить в восходящем нагретом воздухе.

№2. Какое количество теплоты необходимо для нагревания воздуха в комнате размером 5м×3м×4м от 5℃ до 25℃?

Доп. вопрос: почему тетерева, глухари зарываются в снежные сугробы и иногда находятся там сутками?

Птицы зарываются в снежные сугробы и иногда находятся там сутками, т.к. снег имеет пористую структуру и в порах у него находится воздух, у которого слабая теплопроводность. Снег очень слабый проводник тепла, следовательно, тепло в нем держится подолгу. Но, зимой холодно. А птицам нужно где-то согреться. Вот они и зарываются в снежные сугробы чтобы согреться, или просто побыть в тепле перед отлетом!

№3. САМА! Определить температуру воды после смешивания 100г кипятка и 100г воды, взятой при температуре 20? + уравнение теплового баланса температуры от времени.

№4. На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела? Определить что это за вещество? - Серебро

Ответ: 2.

№5. Свинцовый шар падает с высоты 30м на стальную плиту. На сколько градусов температура шара после удара превысит начальную, если 50% механической энергии переходит во внутреннюю энергию шара?

Рефлексия:

1.Что нового вы узнали на уроке?

2. Давайте уточним, что такое «уравнение теплового баланса?»

3. А что выражает уравнение теплового баланса?

Сегодня мы с вами познакомились с основными понятиями раздела «Тепловые явления» внутренней энергией и теплопередачей и ознакомились со способами изменения внутренней энергии тел. Полученные знания помогут вам объяснить и предсказать протекание тепловых процессов, с которыми вы встретитесь в своей жизни.

Домашнее задание: