Energia wewnętrzna układu - zmiana poprzez wykonanie pracy- Zadanie 6.26: Baza wiedzy - Fizyka

Rozwiązanie


wiedza podstawowa	ważne informacje - zapamiętaj!	ważny wzór - zapamiętaj!	kliknij i otwórz przykładowe zadanie

Energia wewnętrzna

Wiemy z rozdziału (tutaj odwołanie do rozdziału o energii), że ciało (jako całość) posiada energię kinetyczną oraz energię potencjalną. Jednakże wiemy również, że ciało składa się z cząsteczek i każda z tych cząsteczek posiada energię potencjalną (oddziaływania pomiędzy innymi cząsteczkami) oraz energię kinetyczną. Zatem zdefiniować możemy całkowitą energię ciała jako energię wewnętrzną, czyli suma energii cząsteczek, z których składa się ciało. Możemy rozmieć energię wewnętrzną jako energię jaką ma w sobie ciało bez oddziaływania z innymi ciałami, czyli energię jaką "ukrywa" wewnątrz.

Sumą energii wszystkich cząsteczek z jakich składa się ciało nazywamy energią wewnętrzną ( $E_{w}$ ). Im większa ilość cząsteczek w ciele tym większa energia wewnętrzna ciała.

Zauważmy, że energia wewnętrzna zależy od energii kinetycznej oraz energii potencjalnej (energii oddziaływania cząsteczek pomiędzy sobą) cząsteczek z jakich składa się ciało. Zatem jeżeli zwiększymy energię kinetyczną cząsteczek, np. podnosząc temperaturę ciała, to zwiększymy również energię wewnętrzną ciała. A podnoszenie temperatury ciała jest niczym innym jak dostarczeniem ciepła do ciała. Widzimy więc, że jednym ze sposobów na zwiększenie energii wewnętrznej jest dostarczenie ciepła.

Dostarczenie ciepła do ciała powoduje zwiększenie energii wewnętrznej ciała. Zatem ilość dostarczonego ciepła jest równa zmianie energii wewnętrznej ciała:

$Δ E_{w} = Q$

gdzie:

$Δ E_{w}$ - zmiana energii wewnętrznej ciała,

$Q$ - dostarczone (przekazanie) ciepło.

Innym sposobem na zwiększenie (lub zmniejszenie energii wewnętrznej) jest wykonanie pracy nad ciałem (lub wykonanie pracy przez ciało). Zauważmy, że gdy uderzamy młotkiem o kawałek blachy to w miejscu uderzeń blacha zacznie się ogrzewać (podnosić temperaturę). Jest to przykład wykonania pracy nad ciałem, czyli nad blachą. Zwiększenie temperatury ciała powoduje zwiększenie energii wewnętrznej ciała.

Jednakże ciało może też zmniejszyć energię wewnętrzną poprzez wykonaniem pracy. Przykładowo gaz w zbiorniku, który gwałtownie się rozprężył zmniejsza swoją temperaturę, czyli zmniejsza swoją energię wewnętrzną wykonując przy tym pracę np. przesuwając tłok w takim zbiorniku. Mamy więc wniosek, że sposobem na zmianę energii wewnętrznej jest wykonanie pracy nad układem lub wykonanie pracy przez układ.

Zamiana energii wewnętrznej ciała jest równa pracy wykonanej nad ciałem lub pracy wykonanej przez ciało:

$Δ E_{w} = W$

gdzie:

$Δ E_{w}$ - zmiana energii wewnętrznej ciała,

$W$ - praca wykonana nad ciałem lub przez ciało.

Mateusz Bajda

Nauczyciel fizyki

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.