Составитель: преподаватель математики и физики Уральского

Составитель: преподаватель математики и физики Уральского колледжа газа, нефти и
отраслевых технологийКазмагамбетова Катима Гайисовна, г. Уральск
Тема урока: Изменение внутренней энергии. Закон сохранения и превращения энергии.
Цель урока: Вести понятие внутренней энергии. Знать законы сохранения и превращения
энергии. При решении задачи использовать законы сохранения и превращения энергии.
Наглядное пособие: Мультимединый проектор
Ход урока:
I. Анализ с/р.
II. Устные упражнения.
III. Изучение нового материала.
IV. Решение задач
V. Подведение итогов урока.
Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетических энергий
хаотического движения всех молекул (или атомов) и потенциальных энергий их
взаимодействия друг с другом.
Внутренняя
энергия идеального газа представляет собой сумму только
кинетических энергий теплового движения его молекул, поскольку взаимодействием
частиц у идеального газа можно пренебреч.
3
Средняя кинетическая энергия молекул атомного газа (гелий,неон,аргон,и др.) равна:
𝟑
Ek =2kT
Если идеальный газ содержит N молекул, то его внутренняя энергия равна: 𝑼 = 𝟐 𝑵𝒌𝑻
3
Из формулы 𝑈 = 2 𝑁𝑘𝑇 видно, что внутренняя энергия идеального газа зависит только
Дж
от температуры и количества молекул.
k  1,38  10  23
K
К называют постоянной Больцмана
Объем и давление на внутреннюю энергию U идеального газа не влияют,так как
потенциальная энергия взаимодействия его молекул считается равной нулю. Это означает,
что изменение внутренней энергии U идеального газа определяется только
изменением его температуры и не зависит от характера процесса, в котором газ переходит
из одногосостояния в другое.
Так , если идеальный газ перешел из одного состояния с температурой Т1 в другое
состояние с температурой Т2 , то изменение его внутренней энергии находят следующим
образом:
𝟑
U = U1 - U2 = NkT2 𝟐
𝟑
𝟑
NkT1 = 𝟐Nk(T2-T1).
𝟐
Итак,внутренняя энергия идеального газа является функцией его состояния: U=(T).
У реальных газов, жидкостей и твердых тел средняя потенциальная энергия
взаимодействия молекул не равно нулю. Средняя потенциальная энергия взаимодействия
молекул зависит от объема вещества, так как при изменении объема меняется среднее
расстояние между молекулами. Следовательно, внутренняя энергия в общем случае
зависит не только от температуры Т, но еще и от объема V.
Внутренняя энергия U макроскопических тел однозначно определяется параметрами,
характеризующими состояния этих тел: U=U(T,V).
Внутреннюю энергию изолированной термодинамической системы можно изменить
двумя способами: при теплообмене (теплопередаче) и при совершении работы.
Процесс обмена внутренней энергией соприкасающихся тел, имеющих разные
температуры,происходящий без совершения работы,называют теплообменом.
Энергию, переданную путем теплообмена , называют количеством теплоты Q,
которое равно изменению внутренней энергии:
Q=U , если A=0.
Существуют три вида процесса теплопередачи:
1. Теплопроводимость(перенос энергии от более нагретыхучастков тел к менее
нагретым при их соприкосновении);
2. Конвекция (перенос энергии в жидкостях и газах потоками вещества);
3. Излучение(перенос энергии электромагнитными волнами) .
Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, определяется по формуле:
Q=cmT
с-удельная теплоемкость вещества;
Т=T2-T1-изменение температуры.
При совершении работы меняются объем тела и скорости молекул тела, поэтому
меняется и его температура.рассмотрим следующие простые опыты. В толстостенный
сосуд медленно с помощью насоса накачивается воздух. В какой-то момент при
накачивании воздуха из сосуда вылетает пробка. При этом в сосуде образуется туман,
свидетельствующий о понижении температуры воздуха.Это означает, что внутренняя
энергия воздуха, который совершает работу по выталкиванию пробки, уменьшается, так
как часть ее превращается в механическую энергию вылетевшей пробки. Считая ,что
теплопередача отсутствует,т.е. Q=0, можно записать:
U=A.
Работу можно выразить через изменение объема газа:
A=p(V2-V1)=pV
Внутренняя энергия тела определяет его тепловое состояние и меняется при переходе из
одного состояния в другое. Мерами изменения внутренней энергии системы являются
совершенная работа и количество переданной теплоты.
Контрольные вопросы:
1.Какая связь между температурой и средней кинетической энергий поступательного
движения молекул газа?
2.Какие параметры необходимо изменить у молекул тела, чтобы изменилось внутреняя
энергия тела?