რა არის შინაგანი ენერგიის შეცვლის გზები? სხეულის შინაგანი ენერგიის შეცვლის გზები

სხეულის შინაგანი ენერგია არ არის რაიმე სახის მუდმივი რაოდენობა: ის შეიძლება შეიცვალოს იმავე სხეულისთვის. ტემპერატურის მატებასთან ერთად სხეულის შიდა ენერგია იზრდება საშუალო სიჩქარის მატებასთან ერთადდა, შესაბამისად, ამ სხეულის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია. ტემპერატურის კლებასთან ერთად, პირიქით, სხეულის შინაგანი ენერგია იკლებს. ამრიგად, სხეულის შინაგანი ენერგია იცვლება, როდესაც იცვლება მისი მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე. რა გზით შეიძლება ამ სიჩქარის გაზრდა ან შემცირება? მოდით მივმართოთ გამოცდილებას.

სადგამზე (სურ. 181) არის თითბერის თხელკედლიანი მილი, რომელშიც ასხამენ ცოტა ეთერს, მილი მჭიდროდ იკეტება საცობით. მილის ირგვლივ თოკია შემოხვეული და თოკი სწრაფად მოძრაობს ამა თუ იმ მიმართულებით. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ეთერი ადუღდება და მისი ორთქლი ამოიღებს შტეფსელს.ეს ექსპერიმენტი აჩვენებს, რომ ეთერის შინაგანი ენერგია გაიზარდა: ბოლოს და ბოლოს, ის გაცხელდა და ადუღდა კიდეც. შიდა ენერგიის მატება მოხდა მილის თოკით გახეხვისას ჩატარებული სამუშაოს შედეგად.

სხეულები ასევე თბება დარტყმის, გაფართოებისა და მოხრის დროს და ზოგადად დეფორმაციის დროს. ყველა ამ შემთხვევაში, სრულყოფილი მუშაობის გამო, იზრდება სხეულების შინაგანი ენერგია.

ასე რომ, შინაგანი ენერგია სხეულების გაფართოება შესაძლებელიასხეულზე სამუშაოს შესრულება. თუ სხეული თავად ასრულებს სამუშაოს, მაშინ მისი შინაგანი ენერგია მცირდება. ეს შეიძლება შეინიშნოს შემდეგ ექსპერიმენტში.

აიღეთ სქელკედლიანი მინის ჭურჭელი, რომელიც დახურულია საცობით. წყლის ორთქლის შემცველი ჰაერი ჭურჭელში სპეციალური ხვრელის მეშვეობით ამოტუმბავს. გარკვეული დროის შემდეგ ჭურჭლიდან საცობი გამოდის (სურ. 182).კორპის ამოვარდნის მომენტში ჭურჭელში ნისლი ჩნდება. მისი გარეგნობა ნიშნავს, რომ გემში ჰაერი გაცივდა (გახსოვდეთ, რომ ცივ ამინდში გარეთაც ჩნდება ნისლი).

ჭურჭელში შეკუმშული ჰაერი, რომელიც ამოძრავებს დანამატს, მუშაობს. ამ საქმეს ის შინაგანი ენერგიის ხარჯზე აკეთებს, რომელიც იკლებს. ენერგიის შემცირებაზე ვმსჯელობთ ჭურჭელში ჰაერის გაციებით.

სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება სხვა გზით შეიცვალოს.

ცნობილია, რომ გაზქურაზე დგას წყლის ქვაბი, ცხელი ჩაის ჭიქაში ჩადებული ლითონის კოვზი, ღუმელი, რომელშიც ცეცხლი ანთებულია, მზისგან განათებული სახლის სახურავი თბება. ყველა შემთხვევაში, სხეულების ტემპერატურა იზრდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათი შინაგანი ენერგიაც იზრდება. როგორ ავხსნათ მისი ზრდა?

მაგალითად, როგორ თბება ცხელ ჩაიში ჩაძირული ცივი ლითონის კოვზი? ჯერ ერთი, ცხელი წყლის მოლეკულების სიჩქარე და კინეტიკური ენერგია უფრო მეტია, ვიდრე ცივი ლითონის ნაწილაკების სიჩქარე და კინეტიკური ენერგია. იმ ადგილებში, სადაც კოვზი შედის წყალთან, ცხელი წყლის მოლეკულები გადასცემენ თავიანთი კინეტიკური ენერგიის ნაწილს ცივ ლითონის ნაწილაკებს.ამრიგად, წყლის მოლეკულების სიჩქარე და ენერგია საშუალოდ მცირდება, ხოლო მეტალის ნაწილაკების სიჩქარე და ენერგია იზრდება: წყლის ტემპერატურა მცირდება და კოვზის ტემპერატურა იზრდება - მათი ტემპერატურა თანდათან იკლებს. მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის შემცირებით წყალი მცირდება და შინაგანი ენერგია ყველაწყალი ჭიქაში და იზრდება კოვზის შიდა ენერგია.

შინაგანი ენერგიის შეცვლის პროცესს, რომლის დროსაც სხეულზე მუშაობა არ ხდება, მაგრამ ენერგია ერთი ნაწილაკიდან მეორეზე გადადის, სითბოს გადაცემას უწოდებენ. ამრიგად, სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს ორი გზით: მექანიკური სამუშაოს ან სითბოს გადაცემის შესრულება.

როდესაც სხეული უკვე გაცხელებულია, ჩვენ არ შეგვიძლია მივუთითოთ, რომელი გზით გაკეთდა ეს. ამგვარად, გახურებული ფოლადის ქსოვის ნემსი ხელში რომ გვეჭიროს, ვერ ვიტყვით, როგორ გაცხელდა - გახეხვით თუ ცეცხლში მოთავსებით.

კითხვები. 1.მოიყვანეთ მაგალითები, რომლებიც აჩვენებს, რომ სხეულის შინაგანი ენერგია იზრდება სხეულზე მუშაობის დროს. 2. აღწერეთ ექსპერიმენტი, რომელიც აჩვენებს, რომ სხეულს შეუძლია სამუშაოს შესრულება შინაგანი ენერგიის გამო. 3. მოიყვანეთ სხეულის შინაგანი ენერგიის გაზრდის მაგალითები სითბოს გადაცემით. 4. ახსენით სითბოს გადაცემა ნივთიერების მოლეკულური აგებულების საფუძველზე. 5. რა არის სხეულის შინაგანი ენერგიის შეცვლის ორი გზა?

ვარჯიში.

პლაივუდის ან ხის დაფის ფურცელზე მოათავსეთ ხუთკაპიკიანი მონეტა. დააჭირეთ მონეტა დაფას და სწრაფად გადაიტანეთ ჯერ ერთი მიმართულებით, შემდეგ მეორე მიმართულებით. დააკვირდით რამდენჯერ თქვენ უნდა გადაიტანოთ მონეტა ისე, რომ თბილი გახდეს, ცხელი. გამოიტანეთ დასკვნა შესრულებულ სამუშაოსა და სხეულის შინაგანი ენერგიის მატებას შორის კავშირის შესახებ.

ნებისმიერ მაკროსკოპულ სხეულს აქვს ენერგია, განისაზღვრება მისი მიკრომდგომარეობით. ეს ენერგიადაურეკა შიდა(აღნიშნა უ). იგი უდრის სხეულის შემადგენელი მიკრონაწილაკების მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ენერგიას. Ისე, შინაგანი ენერგია იდეალური გაზიშედგება მისი ყველა მოლეკულის კინეტიკური ენერგიისგან, რადგან ამ შემთხვევაში მათი ურთიერთქმედება შეიძლება უგულებელყოფილი იყოს. ამიტომ ის შინაგანი ენერგიადამოკიდებულია მხოლოდ გაზის ტემპერატურაზე ( უ~თ).

იდეალური გაზის მოდელი ვარაუდობს, რომ მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან რამდენიმე დიამეტრის მანძილზე. აქედან გამომდინარე, მათი ურთიერთქმედების ენერგია გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე მოძრაობის ენერგია და შეიძლება იგნორირებული იყოს.

რეალურ აირებში, სითხეებსა და მყარ სხეულებში მიკრონაწილაკების (ატომები, მოლეკულები, იონები და ა.შ.) ურთიერთქმედება არ შეიძლება უგულებელყო, რადგან ეს მნიშვნელოვნად მოქმედებს მათ თვისებებზე. ამიტომ ისინი შინაგანი ენერგიაშედგება მიკრონაწილაკების თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგიისა და მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიისგან. მათი შინაგანი ენერგია, გარდა ტემპერატურისა T,ასევე დამოკიდებული იქნება მოცულობაზე V,ვინაიდან მოცულობის ცვლილება გავლენას ახდენს ატომებსა და მოლეკულებს შორის მანძილს და, შესაბამისად, მათი ერთმანეთთან ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიაზე.

შინაგანი ენერგია არის სხეულის მდგომარეობის ფუნქცია, რომელიც განისაზღვრება მისი ტემპერატურითთდა ტომი V.

შინაგანი ენერგია ცალსახად განისაზღვრება ტემპერატურაT და სხეულის მოცულობა V, რომელიც ახასიათებს მის მდგომარეობას:U =U(ᲡᲐᲢᲔᲚᲔᲕᲘᲖᲘᲝ)

რომ შიდა ენერგიის შეცვლასხეული, თქვენ რეალურად უნდა შეცვალოთ მიკრონაწილაკების თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია, ან მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია (ან ორივე ერთად). მოგეხსენებათ, ეს შეიძლება გაკეთდეს ორი გზით - სითბოს გაცვლით ან სამუშაოს შესრულებით. პირველ შემთხვევაში, ეს ხდება გარკვეული რაოდენობის სითბოს გადაცემის გამო Q;მეორეში - სამუშაოს შესრულების გამო ა.

ამრიგად, სითბოს რაოდენობა და შესრულებული სამუშაო არის სხეულის შინაგანი ენერგიის ცვლილების საზომი:

Δ U =Q+ა.

შინაგანი ენერგიის ცვლილება ხდება სხეულის მიერ მიცემული ან მიღებული სითბოს გარკვეული რაოდენობის ან სამუშაოს შესრულების გამო.

თუ მხოლოდ სითბოს გაცვლა ხდება, მაშინ ცვლილება შინაგანი ენერგიახდება გარკვეული რაოდენობის სითბოს მიღებით ან გამოთავისუფლებით: Δ U =ქ.სხეულის გაცხელების ან გაგრილებისას უდრის:

Δ U =ქ = სმ(T 2 - T 1) =სმΔT.

მყარი ნივთიერებების დნობის ან კრისტალიზაციის დროს შინაგანი ენერგიაცვლილებები მიკრონაწილაკების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის ცვლილების გამო, რადგან ხდება ნივთიერების სტრუქტურაში სტრუქტურული ცვლილებები. ამ შემთხვევაში შინაგანი ენერგიის ცვლილება სხეულის დნობის (კრისტალიზაციის) სითბოს უდრის: Δ. U-Qpl =λ მ,სად λ - მყარი ნივთიერების დნობის (კრისტალიზაციის) სპეციფიკური სითბო.

სითხეების აორთქლება ან ორთქლის კონდენსაცია ასევე იწვევს ცვლილებებს შინაგანი ენერგია, რომელიც უდრის აორთქლების სითბოს: Δ U =Q p =rm,სად რ- სითხის აორთქლების (კონდენსაციის) სპეციფიკური სითბო.

შეცვლა შინაგანი ენერგიასხეული მექანიკური სამუშაოს შესრულების გამო (თბოგაცვლის გარეშე) რიცხობრივად უდრის ამ სამუშაოს მნიშვნელობას: Δ U =ა.

თუ შიდა ენერგიის ცვლილება ხდება სითბოს გაცვლის გამო, მაშინΔ U =Q =სმ(T 2 -T 1),ანΔ U = Q pl = λ მ,ანΔ U =ქn =რმ.

ამრიგად, მოლეკულური ფიზიკის თვალსაზრისით: მასალა საიტიდან

სხეულის შინაგანი ენერგია არის ატომების, მოლეკულების ან სხვა ნაწილაკების თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის ჯამი, რომელთაგანაც იგი შედგება და მათ შორის ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია; თერმოდინამიკური თვალსაზრისით, ეს არის სხეულის მდგომარეობის (სხეულების სისტემის) ფუნქცია, რომელიც ცალსახად განისაზღვრება მისი მაკროპარამეტრებით - ტემპერატურა.თდა ტომი V.

ამრიგად, შინაგანი ენერგიაარის სისტემის ენერგია, რომელიც დამოკიდებულია მის შინაგან მდგომარეობაზე. იგი შედგება სისტემის ყველა მიკრონაწილაკის (მოლეკულების, ატომების, იონების, ელექტრონების და სხვ.) თერმული მოძრაობის ენერგიისა და მათი ურთიერთქმედების ენერგიისგან. შინაგანი ენერგიის სრული მნიშვნელობის დადგენა თითქმის შეუძლებელია, ამიტომ გამოითვლება შიდა ენერგიის ცვლილება Δ U,რაც ხდება სითბოს გადაცემის და სამუშაო შესრულების გამო.

სხეულის შინაგანი ენერგია ტოლია თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის ჯამისა და მისი შემადგენელი მიკრონაწილაკების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის ჯამს.

ამ გვერდზე არის მასალა შემდეგ თემებზე:

• შესაძლებელია თუ არა სხეულის შინაგანი ენერგიის ცალსახად დადგენა?

• სხეულს აქვს ენერგია

• ფიზიკის მოხსენება შიდა ენერგიის შესახებ

• რა მაკროპარამეტრებზეა დამოკიდებული იდეალური აირის შიდა ენერგია?

• 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  უკან წინ

  ყურადღება! სლაიდების გადახედვა მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და შესაძლოა არ წარმოადგენდეს პრეზენტაციის ყველა მახასიათებელს. თუ გაინტერესებთ ეს ნამუშევარი, გთხოვთ გადმოწეროთ სრული ვერსია.

  გაკვეთილის მიზნები:

  • შემეცნებითი და შემოქმედებითი საქმიანობის ცოდნისა და გამოცდილების გადაცემის საფუძველზე მოსწავლეთა ინტერესებისა და შესაძლებლობების განვითარება;
  • სტუდენტების ისეთი მნიშვნელოვანი ცნებების გააზრება, როგორიცაა ენერგია, შინაგანი ენერგია, სითბოს გადაცემა და მისი ტიპები: თბოგამტარობა, გამოსხივება, კონვექცია;
  • ბუნების ფუნდამენტური კანონების შესახებ მოსწავლეთა იდეების განვითარება ენერგიის შენარჩუნების კანონის მაგალითის გამოყენებით.

  Დავალებები:

  • მოსწავლეები იძენენ ცოდნას შინაგანი ენერგიის, მისი შეცვლის გზების შესახებ, ტერმინების გაცნობა: სითბოს გადაცემა, თბოგამტარობა, გამოსხივება;
  • მოსწავლეებში ბუნებრივ მოვლენებზე დაკვირვების, ექსპერიმენტული კვლევის და დასკვნების გაკეთების უნარის გამომუშავება;
  • სტუდენტების მიერ ისეთი ზოგადი სამეცნიერო ცნებების დაუფლება, როგორიცაა ბუნებრივი მოვლენა, ემპირიულად დადგენილი ფაქტი, ექსპერიმენტის შედეგი.

  გაკვეთილის ტიპი:კომბინირებული.

  დემოები:

  • მექანიკური ენერგიის ტრანსფორმაცია (რეზინის ბურთისა და მაქსველის ქანქარის მოძრაობის მაგალითის გამოყენებით);
  • მექანიკური ენერგიის გარდაქმნა შინაგან ენერგიად (ტყვიის ბურთის ტყვიის ფირფიტაზე დაცემის მაგალითის გამოყენებით);
  • შინაგანი ენერგიის ცვლილება სახელმძღვანელოს 4 და 5 ნახატების მიხედვით (პერიშკინი ა.ვ. ფიზიკა-8), მონეტის გაცხელება სანთლის ცეცხლში და ხის სახაზავთან შეხებისას, ტყვიის გაცხელება ჩაქუჩის დარტყმით;
  • ექსპერიმენტები სახელმძღვანელოში ნახ 6-9-ის მიხედვით (Peryshkin A.V. Physics-8);
  • ექსპერიმენტები სურ. 10.11 სახელმძღვანელოში (Peryshkin A.V. Physics-8)
  • აირებში კონვექციის დაკვირვება ანთებული სანთლიდან კონვექციური ნაკადების დაკვირვების მაგალითის გამოყენებით განათებულ ეკრანზე;
  • ნათურების დემონსტრირება, რომლებიც იყენებენ კონვექციის ფენომენს;
  • სითბოს მიმღებში ჰაერის გაცხელება გამოსხივებით;
  • სხვადასხვა ნივთიერების შთანთქმის უნარის დემონსტრირება.

  გაკვეთილების დროს

  Შენიშვნა:

  ამ პრეზენტაციაში წარმოდგენილი მასალები მოიცავს რამდენიმე თემას, რომელიც მნიშვნელოვანია თერმული ფენომენების შემდგომი შესწავლისთვის, განკუთვნილია რამდენიმე გაკვეთილზე გამოსაყენებლად და ახალი თემის ახსნისას და მე-8 კლასში ზოგადი გამეორებისას და მე-10 კლასში მოლეკულური ფიზიკის შესწავლისას.

  მიზანშეწონილია შეძენილი ცოდნის კონსოლიდაცია თემაზე, პრობლემების მაგალითების გამოყენებით, რომლებიც საკმარისად არის წარმოდგენილი ფიზიკის პრობლემების კრებულებში:

  • A.V. პერიშკინის ამოცანების კრებული ფიზიკის 7-9 კლასებში, რედ. „გამოცდა“ მ., 2013 წ.
  • და. ლუკაშიკი, ე.ვ. ივანოვა ფიზიკის ამოცანების კრებული 7-9 კლასებში, რედ. "განმანათლებლობა" სს "მოსკოვის სახელმძღვანელოები", მ., 2001 წ.
  • და სხვა.

  ამიტომ ეს პრეზენტაციაშეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაწილობრივ და (ან) მთლიანად გაკვეთილზე, ამ გაკვეთილის მიზნებიდან და ამოცანებიდან გამომდინარე. მაგალითად, ახალი მასალის შესწავლისას.

  ახალი მასალის ახსნა:

  შინაგანი ენერგიის ცნების ჩამოყალიბების დაწყებისას აუცილებელია მოსწავლეების მოწვევა დაიმახსოვრონ რა იციან სხეულების მექანიკური ენერგიის შესახებ.

  კითხვები სტუდენტებისთვის:

  1. როდის ამბობენ, რომ სხეულებს აქვთ ენერგია?
  2. რა სახის მექანიკური ენერგია გამოირჩევა?
  3. რომელ სხეულებს აქვთ კინეტიკური ენერგია და რაზეა დამოკიდებული იგი?
  4. რაზეა დამოკიდებული სხეულის პოტენციური ენერგია?
  5. მიეცით მექანიკური ენერგიის გარდაქმნის მაგალითები.

  (სლაიდები 2-5)

  

  სლაიდი 2

  
  

  სლაიდი 3

  
  

  სლაიდი 4

  

  სლაიდი 5

  შინაგანი ენერგიის კონცეფციის ჩამოყალიბება ემყარება ენერგიის შენარჩუნების კანონის აშკარა „დარღვევის“ იდეას, როდესაც ტყვიის ბურთი ეჯახება ტყვიის ფირფიტას.

  გამოცდილება No1.ტყვიის ბურთის ზემოქმედება ტყვიის ფირფიტაზე. ენერგიის შენარჩუნების კანონის „დარღვევის“ და დარტყმის შემდეგ ტყვიის ბურთის მდგომარეობის შესწავლის საფუძველზე, ისინი ასკვნიან, რომ ყველა სხეულს აქვს ენერგია, რომელსაც შინაგან ენერგიას უწოდებენ (სლაიდი 6-8).

  

  სლაიდი 6

  
  

  სლაიდი 7

  
  

  სლაიდი 8

  შემდეგი, აუცილებელია მოსწავლეებს აუხსნათ განსხვავება სხეულების შინაგან ენერგიასა და მექანიკურ ენერგიას შორის. მნიშვნელოვანია დავასკვნათ, რომ სხეულების შინაგანი ენერგია არ არის დამოკიდებული სხეულის მექანიკურ ენერგიაზე, არამედ დამოკიდებულია სხეულის ტემპერატურაზე და ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სხეულის შინაგანი ენერგია განისაზღვრება სხეულის შემადგენელი ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარით და მათი შედარებითი პოზიციით.

  ახალი მასალის შესწავლის შემდეგი ეტაპი არის სხეულის შინაგანი ენერგიის შეცვლის გზების შესწავლა. ექსპერიმენტებმა ნათლად შეიძლება აჩვენოს, რომ სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს სამუშაოს შესრულებისას (სხეულზე და თავად სხეულზე) და სითბოს გადაცემის გზით.

  ეს არის შემდეგი ექსპერიმენტები:

  1. შინაგანი ენერგიის შეცვლა სხეულზე სამუშაოს შესრულებით.

  გამოცდილება No2.შეიზილეთ მონეტა ხის სახაზავზე, ხელისგულებით. მოსწავლეები ასკვნიან: გაიზარდა სხეულის შინაგანი ენერგია.

  გამოცდილება No3.აიღეთ საჰაერო კაჟი. სწრაფი შეკუმშვის დროს ჰაერი იმდენად თბება, რომ დგუშის ქვეშ მდებარე ცილინდრში მდებარე ეთერის ორთქლი აალდება. მოსწავლეები ასკვნიან: გაიზარდა სხეულის შინაგანი ენერგია.

  2. შინაგანი ენერგიის ცვლილება, როდესაც სამუშაოს თავად სხეული ასრულებს.

  გამოცდილება No4.ჰაერს ვტუმბავთ სქელკედლიან შუშის ჭურჭელში, რომელიც დახურულია საცობით, მასში სპეციალური ნახვრეტით. გარკვეული პერიოდის შემდეგ კორკი ჭურჭლიდან გამოფრინდება. კორპის ჭურჭლიდან გაფრენის მომენტში აუცილებელია მოსწავლეთა ყურადღება მიაპყროს შუშის ჭურჭელში ნისლის წარმოქმნას, რაც მიუთითებს მასში ჰაერისა და წყლის ორთქლის ტემპერატურის შემცირებაზე. მოსწავლეები ასკვნიან: სხეულის შინაგანი ენერგია შემცირდა.

  3. შიდა ენერგიის ცვლილება სითბოს გადაცემით.

  ყოველდღიური ცხოვრების გამოცდილებაზე დაყრდნობით (ცხელ ჩაიში ჩაყრილი კოვზი თბება, ოთახში გამორთული ცხელი რკინა კლებულობს).

  ყველა მაგალითზე და ექსპერიმენტზე დაყრდნობით, გამოტანილია ზოგადი დასკვნა: სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს (გაიზარდოს ან შემცირდეს) დროთა განმავლობაში მოცემული სხეულის სითბოს გაცვლის დროს გარემომცველ სხეულებთან და როდესაც კეთდება მექანიკური სამუშაოები (სლაიდი 9). ).

  

  სლაიდი 9

  სითბოს გადაცემის მექანიზმებისა და მეთოდების ახსნისას აუცილებელია სტუდენტების ყურადღება მივაქციოთ იმ ფაქტს, რომ სითბოს გადაცემა ყოველთვის ხდება გარკვეული მიმართულებით: უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულიდან დაბალი ტემპერატურის სხეულზე, რაც არსებითად მიჰყავს მოსწავლეებს. თერმოდინამიკის მეორე კანონის იდეას.

  

  სლაიდი 10

  სითბოს გადაცემის სხვადასხვა ტიპების განხილვა იწყება თბოგამტარობით. ამ ფენომენის შესასწავლად განიხილეთ გამოცდილება No5ლითონის ჯოხის გაცხელებით (იხ. სახელმძღვანელო Peryshkin A.V. Physics-8) ექსპერიმენტის შედეგების საფუძველზე მოსწავლეები ადგენენ სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე სითბოს გადაცემის ფაქტს და ხსნიან.

  შემდეგ შემოღებულია კარგი და ცუდი სითბოს გამტარების კონცეფცია. ვიზუალურად აჩვენეთ მარტივი ექსპერიმენტები No6, No7, No8სახელმძღვანელოში (A.V. Peryshkin Physics-8) აღწერილია ნივთიერებების სხვადასხვა თერმული გამტარობა და განიხილება ტექნოლოგიაში გამოყენება, ყოველდღიურ ცხოვრებაში და სხეულების თვისებები სითბოს განსხვავებულად გატარებისთვის (სლაიდი 11-13).

  

  სლაიდი 11

  

  სლაიდი 12

  

  სლაიდი 13

  კონვექციის ფენომენის შესწავლა იწყება შემდეგი დებულებით: გამოცდილება No9:წყლით სავსე სინჯარა თბება სპირტის ნათურაზე სინჯარის ზედა ნაწილში. ამავდროულად, წყალი საცდელი მილის ძირში ცივი რჩება, ზემოდან კი დუღს. მოსწავლეები ასკვნიან, რომ წყალს აქვს ცუდი თბოგამტარობა. მაგრამ! კითხვა მოსწავლეებს: როგორ თბება წყალი, მაგალითად, ქვაბში? რატომ?

  ამ კითხვებზე პასუხებს მივიღებთ, თუ შემდეგს გავაკეთებთ გამოცდილება No10: ალკოჰოლურ ნათურაზე ქვემოდან წყლით გავაცხელებთ კოლბას, რომლის ძირში არის კალიუმის პერმანგანატის კრისტალი, რომელიც აფერადებს კონვექციურ დინებებს.

  გაზებში კონვექციის დემონსტრირებისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ პროექტორი და დააკვირდეთ კონვექციურ დენებს, რომლებიც მოდიან ანთებული სანთლიდან ეკრანზე პროექციაში.

  ბუნებაში კონვექციის მაგალითებად განიხილება დღისა და ღამის ნივრის ფორმირება, ხოლო ტექნოლოგიაში - საკვამურებში ნაკადის წარმოქმნა, წყლის გათბობაში კონვექცია, შიდა წვის ძრავის წყლის გაგრილება (სლაიდი 14-15).

  

  სლაიდი 14

  
  

  სლაიდი 15

  რადიაციის, როგორც სითბოს გადაცემის ერთ-ერთი მეთოდის კონცეფცია შეიძლება დაიწყოს კითხვის დასმით: „შეიძლება თუ არა მზის ენერგიის გადატანა დედამიწაზე თერმული გამტარობით? კონვექცია? სტუდენტები ასკვნიან, რომ მას არ შეუძლია და, შესაბამისად, არსებობს სითბოს გადაცემის სხვა გზა.

  რადიაციის გაცნობა შეგიძლიათ განაგრძოთ დაყენებით გამოცდილება No11თხევადი წნევის ლიანდაგთან დაკავშირებული გამათბობელის გაცხელებით და ელექტრული ღუმელის მხრიდან გარკვეულ მანძილზე

  მოსწავლეებს უსვამენ კითხვას: რა იწვევს სითბოს მიმღებში ჰაერის გაცხელებას? ყოველივე ამის შემდეგ, თბოგამტარობა და კონვექცია აქ გამორიცხულია. ჩნდება პრობლემური ვითარება, რომლის განხილვის შედეგადაც სტუდენტები მიდიან დასკვნამდე, რომ ამ შემთხვევაში ხდება გადაცემის განსაკუთრებული სახე - გამოსხივება - სითბოს გადაცემა უხილავი სხივების გამოყენებით.

  შემდეგი ექსპერიმენტი No12გაარკვიეთ, რომ სხვადასხვა ზედაპირის მქონე სხეულებს აქვთ ენერგიის შთანთქმის განსხვავებული უნარი. ამისთვის იყენებენ გამათბობელს, რომელთაგან ერთს ლითონის მბზინავი ზედაპირი აქვს, მეორეს შავი და უხეში.

  ახსნის დასასრულებლად შეგვიძლია მოვიყვანოთ რადიაციის მაგალითები ბუნებასა და ტექნოლოგიაში (სლაიდი 16-17).

  

  სლაიდი 16

  
  

  შიდა ენერგია და გაზის მუშაობა

  თერმოდინამიკის საფუძვლები

  გამეორება. მთლიანი მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი: დახურული სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია, რომელშიც არ მოქმედებს ხახუნის (წინააღმდეგობის) ძალები.

  სისტემა ე.წ დახურული, თუ მისი ყველა კომპონენტი ურთიერთქმედებს მხოლოდ ერთმანეთთან.

  სამუშაოს შესრულება და ენერგიის გამოყოფა თერმოდინამიკური პროცესების დროს მიუთითებს იმაზე, რომ თერმოდინამიკურ სისტემებს აქვთ რეზერვი შინაგანი ენერგია.

  ქვეშ შინაგანი ენერგიასისტემები უთერმოდინამიკაში გვესმის მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის ჯამი სისტემის ყველა მიკრონაწილაკი(ატომები ან მოლეკულები) და მათი ერთმანეთთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია. ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ მექანიკური ენერგია (დედამიწის ზედაპირის ქვეშ ამაღლებული სხეულის პოტენციური ენერგია და მთლიანობაში მისი მოძრაობის კინეტიკური ენერგია) არ შედის შინაგან ენერგიაში.

  გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ სისტემის შიდა ენერგიის შეცვლის ორი გზა არსებობს - მექანიკური მუშაობასისტემაზე და სითბოს გაცვლასხვა სისტემებთან ერთად.

  შიდა ენერგიის შეცვლის პირველი გზა არის მექანიკური სამუშაოების შესრულება A"გარე ძალები სისტემაზე ან თავად სისტემა გარე სხეულებზე A (A = -A").სამუშაოს შესრულებისას, სისტემის შიდა ენერგია იცვლება გარე წყაროს ენერგიის გამო. ასე რომ, ველოსიპედის ბორბლის გაბერვისას სისტემა თბება ტუმბოს მუშაობის გამო; ხახუნის დახმარებით ჩვენმა წინაპრებმა შეძლეს ცეცხლის შექმნა და ა.შ.

  სისტემის შიდა ენერგიის შეცვლის მეორე გზას (მუშაობის გარეშე) ეწოდება სითბოს გაცვლა (სითბოს გადაცემა).ასეთი პროცესის დროს სხეულის მიერ მიღებული ან გამოყოფილი ენერგიის რაოდენობას ეწოდება სითბოს რაოდენობადა დანიშნულია ΔQ.

  სითბოს გადაცემის სამი ტიპი არსებობს: თბოგამტარობა, კონვექცია, თერმული გამოსხივება.

  ზე თბოგამტარობასითბოს გადაცემა ხდება უფრო გახურებული სხეულიდან ნაკლებად გახურებულზე მათ შორის თერმული კონტაქტის დროს. სითბოს გაცვლა ასევე შეიძლება მოხდეს სხეულის ნაწილებს შორის: უფრო გახურებული ნაწილიდან ნაკლებად გაცხელებულ ნაწილამდე სხეულის შემადგენელი ნაწილაკების გადაცემის გარეშე.

  კონვექცია- სითბოს გადაცემა მოძრავი სითხის ან აირის ნაკადებით მოცულობის ერთი უბნიდან მეორეზე. ქვაბის ღუმელზე გაცხელებისას თბოგამტარობა უზრუნველყოფს სითბოს გადინებას ქვაბის ფსკერიდან წყლის ქვედა (სასაზღვრო) ფენებამდე, მაგრამ წყლის შიდა ფენების გათბობა სწორედ კონვექციის შედეგია, რაც იწვევს გაცხელებული და ცივი წყლის შერევა.

  თერმული გამოსხივება- სითბოს გადაცემა ელექტრომაგნიტური ტალღების საშუალებით. ამ შემთხვევაში, არ არის მექანიკური კონტაქტი გამათბობელსა და სითბოს მიმღებს შორის. მაგალითად, როცა ხელის მცირე მანძილზე მიიტან ინკანდესენტურ ნათურას, იგრძნობთ მის თერმულ გამოსხივებას. დედამიწა ასევე იღებს ენერგიას მზისგან თერმული გამოსხივების საშუალებით.

  
  
  

  ვინაიდან შინაგანი ენერგია უცალსახად განისაზღვრება სისტემის თერმოდინამიკური პარამეტრებით, მაშინ ეს არის მდგომარეობის ფუნქცია. შესაბამისად შიდა ენერგიის ცვლილება ΔUროდესაც სისტემის მდგომარეობა იცვლება (ტემპერატურის, მოცულობის, წნევის ცვლილება, თხევადიდან მყარზე გადასვლა და ა.შ.) შეგიძლიათ იხილოთ ფორმულის გამოყენებით

  ΔU=U 2 - U 1

  სად U 1და U 2- შინაგანი ენერგია პირველ და მეორე მდგომარეობებში. შინაგანი ენერგიის ცვლილება ΔUასეთი გადასვლისას არ არის დამოკიდებული სისტემის შუალედურ მდგომარეობებზე, არამედ განისაზღვრება მხოლოდ საწყისი და საბოლოო ენერგეტიკული მნიშვნელობებით.

  შინაგანი ენერგია თერმოდინამიკის 1 კანონი.
  სხეულის ყველა ნაწილაკების ქაოტური მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის ჯამს სხეულის მასის ცენტრთან (მოლეკულები, ატომები) და მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიების ჯამს შიდა ენერგია ეწოდება.
  კინეტიკურინაწილაკების ენერგია განისაზღვრება სიჩქარით, რაც ნიშნავს - ტემპერატურასხეულები. პოტენციალი- ნაწილაკებს შორის მანძილი და შესაბამისად - მოცულობა. აქედან გამომდინარე: U=U (T,V) - შიდა ენერგია დამოკიდებულია მოცულობასა და ტემპერატურაზე.	U=U(T,V)
  იდეალური გაზისთვის: U=U (T), რადგან ჩვენ უგულებელყოფთ დისტანციურ ურთიერთქმედებას. - იდეალური მონატომური აირის შიდა ენერგია. შინაგანი ენერგია არის მდგომარეობის უნიკალური ფუნქცია (თვითნებურ მუდმივებამდე) და შენარჩუნებულია დახურულ სისტემაში. საპირისპირო არ არის(!) - სხვადასხვა მდგომარეობა შეიძლება შეესაბამებოდეს ერთსა და იმავე ენერგიას. U – შიდა ენერგია N – ატომების რაოდენობა – საშუალო კინეტიკური ენერგია K – ბოლცმანის მუდმივი m – მასა M – მოლური მასა R – უნივერსალური აირის მუდმივი P სიმკვრივე v – მატერიის რაოდენობა	იდეალური გაზი:
  ჯოულის ცდებმა დაამტკიცა სამუშაოს ეკვივალენტობა და სითბოს რაოდენობა, ე.ი. ორივე სიდიდე არის ენერგიის ცვლილების საზომი, მათი გაზომვა შესაძლებელია იმავე ერთეულებში: 1 კალ = 4,1868 J ≈ 4,2 ჯ. ამ სიდიდეს ე.წ. სითბოს მექანიკური ეკვივალენტი.