Тепловий рух: внутрішня енергія
Як ви думаєте, від чого залежить швидкість розчинення цукру у воді? Можете провести простий експеримент. Візьміть два шматки цукру і киньте один в склянку з окропом, інший – в склянку з холодною водою.
Ви побачите, як цукор в окропі розчиниться в кілька разів швидше, ніж у холодній воді. Причиною розчинення є дифузія. Значить, дифузія відбувається швидше при вищій температурі. А причина дифузії – це рух молекул. Отже, ми робимо висновок, що молекули при вищій температурі рухаються швидше. Тобто, швидкість їх руху залежить від температури. Саме тому безладне хаотичне рух молекул, з яких складаються тіла, називають тепловим рухом.
Тепловий рух молекул
При підвищенні температури посилюється тепловий рух молекул, змінюються властивості речовини. Тверде тіло тане, перетворюючись на рідину, рідина випаровується, переходячи в газоподібний стан. Відповідно, якщо температуру знижувати, то буде зменшуватися і середня енергія теплового руху молекул, а відповідно, процеси зміни агрегатного стану тіл будуть відбуватися в зворотному напрямку: вода буде конденсуватися в рідину, рідина буде замерзати, переходячи в твердий стан. При цьому, ми завжди говоримо про середні значення температури і швидкості молекул, так як завжди присутні частинки з великими і меншими значеннями цих величин.
Молекули в речовинах рухаються, проходячи певну відстань, отже, здійснюють якусь роботу. Тобто, ми можемо говорити про кінетичної енергії частинок. Внаслідок їх взаємного розташування існує також і потенційна енергія молекул. Коли йде мова про кінетичної і потенційної енергії тіл, то ми говоримо про існування повної механічної енергії тіл. Якщо кінетичної і потенційної енергією володіють частинки тіла, отже, можна говорити про суму цих енергії, як про самостійну величиною.
Внутрішня енергія тіла
Розглянемо приклад. Якщо ми кидаємо пружний м’ячик об підлогу, то кінетична енергія його руху повністю переходить в потенційну у момент торкання підлоги, а потім знову переходить у кінетичну, коли він відскакує. Якщо ж ми кинемо важкий залізний м’ячик на тверду непружну поверхню, то м’ячик приземлиться, що не відскакуючи. Його кінетична і потенційна енергії після приземлення будуть рівні нулю. Куди ж поділася енергія? Вона просто зникла? Якщо ми вивчимо кульку і поверхню після зіткнення, то побачимо, що кулька трохи сплюснувся, на поверхні залишилася вм’ятина, і обидва вони злегка нагрілися. Тобто відбулася зміна в розташуванні молекул тіл, а також збільшилася температура. Це означає, що змінилися кінетична і потенційна енергія частинок тіла. Енергія тіла нікуди не пропала, вона перейшла у внутрішню енергію тіла. Внутрішньою енергією називають кінетичну і потенційну енергію всіх частинок тіла. Зіткнення тіл викликало зміну внутрішньої енергії, вона збільшилася, а механічна енергія зменшилася. У цьому і полягає закон збереження енергії. Енергія не виникає з нізвідки і не зникає в нікуди. Вона тільки переходить з одного стану в інший.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)