Interne energie. Werk en warmteoverdracht als manieren om interne energie te veranderen

1. Er zijn twee soorten mechanische energie: kinetische en potentiële. Elk bewegend lichaam heeft kinetische energie; het is recht evenredig met de massa van het lichaam en het kwadraat van zijn snelheid. Lichamen die met elkaar interageren, hebben potentiële energie. De potentiële energie van een lichaam dat in wisselwerking staat met de aarde is recht evenredig met zijn massa en de afstand ertussen
hem en het aardoppervlak.

De som van de kinetische en potentiële energie van een lichaam wordt de totale mechanische energie genoemd. De totale mechanische energie hangt dus af van de bewegingssnelheid van het lichaam en van zijn positie ten opzichte van het lichaam waarmee het in wisselwerking staat.

Als een lichaam energie heeft, kan het arbeid verrichten. Wanneer er gewerkt wordt, verandert de energie van het lichaam. De waarde van werk is gelijk aan de verandering in energie.

2. Als lucht in een dikwandige pot wordt gepompt, afgesloten met een stop, waarvan de bodem bedekt is met water (fig. 67), dan zal na enige tijd de stop uit de pot vliegen en zal er mist in de pot ontstaan.

Dit wordt verklaard door het feit dat er waterdamp in de lucht in de pot zit, die wordt gevormd wanneer water verdampt. Het verschijnen van mist betekent dat de stoom in water is veranderd, d.w.z. gecondenseerd, en dit kan gebeuren als de temperatuur daalt. Als gevolg daarvan daalde de luchttemperatuur in de pot.

De reden hiervoor is de volgende. De kurk vloog uit de pot omdat de lucht daar met een bepaalde kracht op inwerkte. De lucht werkte wel toen de stekker eruit kwam. Het is bekend dat een lichaam arbeid kan verrichten als het over energie beschikt. Daarom bevat de lucht in de pot energie.

Terwijl de lucht arbeid verrichtte, daalde de temperatuur en veranderde de toestand ervan. Tegelijkertijd veranderde de mechanische energie van de lucht niet: noch de snelheid, noch de positie ten opzichte van de aarde veranderden. Bijgevolg werd het werk niet gedaan vanwege mechanische, maar vanwege andere energie. Deze energie is interne energie lucht in de pot.

3. De interne energie van een lichaam is de som van de kinetische energie van de beweging van zijn moleculen en de potentiële energie van hun interactie.

Moleculen hebben kinetische energie ​\((E_к) \) , omdat ze in beweging zijn, en potentiële energie \((E_п) \) , omdat ze op elkaar inwerken.

Interne energie wordt aangegeven met de letter ​\(U\) ​. Eenheid interne energie is 1 joule (1 J).

\[ U=E_к+E_п \]

4. Hoe groter de bewegingssnelheid van moleculen, hoe hoger de lichaamstemperatuur. interne energie is afhankelijk van de lichaamstemperatuur. Om een ​​stof van een vaste naar een vloeibare toestand te transformeren, bijvoorbeeld om ijs in water te veranderen, moet je er energie aan toevoeren. Bijgevolg zal water meer interne energie hebben dan ijs met dezelfde massa, en daarom interne energie hangt af van de aggregatietoestand van het lichaam.

De interne energie van een lichaam is niet afhankelijk van zijn beweging als geheel of van zijn interactie met andere lichamen. De interne energie van een bal die op de tafel en op de vloer ligt, is dus hetzelfde, evenals die van een bal die stilstaat en over de vloer rolt (als we natuurlijk de weerstand tegen zijn beweging verwaarlozen).

De verandering in interne energie kan worden beoordeeld aan de hand van de waarde van het verrichte werk. Omdat de interne energie van een lichaam afhankelijk is van de temperatuur, kan bovendien een verandering in de lichaamstemperatuur worden gebruikt om de verandering in de interne energie te beoordelen.

5. Interne energie kan worden veranderd door werk te doen. In het beschreven experiment nam dus de interne energie van lucht en waterdamp in de pot af terwijl ze het werk verrichtten van het naar buiten duwen van de stop. Tegelijkertijd daalde de temperatuur van de lucht en de waterdamp, zoals blijkt uit het verschijnen van mist.

Als je meerdere keren met een hamer op een stuk lood slaat, kun je zelfs aan de hand voelen dat het stuk lood opwarmt. Bijgevolg nam zijn interne energie, evenals de interne energie van de hamer, toe. Dit gebeurde doordat er aan een stukje lood werd gewerkt.

Als het lichaam zelf wel werkt, neemt de interne energie af, en als er aan wordt gewerkt, neemt de interne energie toe.

Als in een glas met koud water giet heet water en vervolgens de temperatuur warm water zal afnemen en koud water zal toenemen. In dit geval wordt er geen werk verricht, maar neemt de interne energie van warm water af, zoals blijkt uit een verlaging van de temperatuur.

Omdat in het begin de temperatuur van het warme water hoger was dan de temperatuur van het koude water, is de interne energie van het warme water groter. Dit betekent dat warmwatermoleculen meer kinetische energie hebben dan koudwatermoleculen. Heetwatermoleculen dragen deze energie tijdens botsingen over op koudwatermoleculen, en de kinetische energie van koudwatermoleculen neemt toe. De kinetische energie van heetwatermoleculen neemt af.

In het beschouwde voorbeeld wordt er geen mechanische arbeid verricht; de interne energie van de lichamen verandert warmteoverdracht.

Warmteoverdracht is de methode om de interne energie van een lichaam te veranderen door energie van het ene deel van het lichaam naar het andere of van het ene lichaam naar het andere over te brengen zonder dat er arbeid wordt verricht.

Deel 1

1. De interne energie van een gas in een afgesloten vat met constant volume wordt bepaald door

1) chaotische beweging van gasmoleculen
2) beweging van het hele vat met gas
3) interactie van het vat met gas en de aarde
4) de werking van externe krachten op een vat met gas

2. De interne energie van een lichaam is afhankelijk van

A) lichaamsgewicht
B) lichaamspositie ten opzichte van het aardoppervlak
B) de snelheid van de lichaamsbeweging (bij afwezigheid van wrijving)

Correct antwoord

1) alleen A
2) alleen B
3) alleen B
4) alleen B en C

3. De interne energie van een lichaam is niet afhankelijk van

A) lichaamstemperatuur
B) lichaamsgewicht
B) lichaamspositie ten opzichte van het aardoppervlak

Correct antwoord

1) alleen A
2) alleen B
3) alleen B
4) alleen A en B

4. Hoe verandert de interne energie van een lichaam als het wordt verwarmd?

1) neemt toe
2) neemt af
3) voor gassen neemt het toe, voor vaste stoffen en vloeibare lichamen verandert niet
4) voor gassen verandert het niet, voor vaste stoffen en vloeistoffen neemt het toe

5. De interne energie van een munt neemt toe als deze

1) warmte in warm water
2) onderdompelen in water van dezelfde temperatuur
3) laat het met een bepaalde snelheid bewegen
4) boven het aardoppervlak uitstijgen

6. Eén glas water staat op een tafel in de kamer, en een ander glas water van dezelfde massa en dezelfde temperatuur staat op een plank die op een hoogte van 80 cm ten opzichte van de tafel hangt. De interne energie van een glas water op tafel is dat wel

1) interne energie van water op de plank
2) meer interne energie van water op de plank
3) minder interne energie van water op de plank
4) gelijk aan nul

7. Nadat het hete gedeelte is neergelaten koud water, interne energie

1) zowel de delen als het water zullen toenemen
2) zowel de delen als het water zullen afnemen
3) de delen zullen afnemen en het water zal toenemen
4) De delen zullen toenemen en het water zal afnemen

8. Eén glas water staat op tafel in de kamer, en een ander glas water met dezelfde massa en dezelfde temperatuur bevindt zich in een vliegtuig dat met een snelheid van 800 km/u vliegt. Interne energie van water in een vliegtuig

1) gelijk aan de interne energie van water in de kamer
2) meer interne energie van water in de kamer
3) minder interne energie van water in de kamer
4) gelijk aan nul

9. Nadat heet water in een kopje wordt gegoten dat op tafel staat, ontstaat er interne energie

1) kopjes en water verhoogd
2) kopjes en water afgenomen
3) de kopjes namen af ​​en het water nam toe
4) de kopjes namen toe en het water daalde

10. De lichaamstemperatuur kan worden verhoogd als

A. Werk eraan.
B. Geef hem wat warmte.

Correct antwoord

1) alleen A
2) alleen B
3) zowel A als B
4) noch A noch B

11. De loden bal wordt gekoeld in de koelkast. Hoe veranderen de interne energie van de bal, de massa en de dichtheid van de substantie van de bal? Voor elk fysieke hoeveelheid bepalen wat de juiste aard van de verandering is. Noteer de geselecteerde getallen voor elke fysieke grootheid in de tabel. De cijfers in het antwoord mogen herhaald worden.

FYSIEKE HOEVEELHEID
A) interne energie
B) massa
B) dichtheid

AARD VAN VERANDERING
1) neemt toe
2) neemt af
3) verandert niet

12. Lucht wordt in de fles gepompt, goed afgesloten met een stop. Op een gegeven moment vliegt de kurk uit de fles. Wat gebeurt er met het luchtvolume, de interne energie en de temperatuur? Bepaal voor elke fysieke grootheid de aard van de verandering. Noteer de geselecteerde getallen voor elke fysieke grootheid in de tabel. De cijfers in het antwoord mogen herhaald worden.

FYSIEKE HOEVEELHEID
A) volume
B) interne energie
B) temperatuur

AARD VAN VERANDERING
1) neemt toe
2) neemt af
3) verandert niet

Antwoorden

De interne energie van een lichaam is niet een soort constante waarde. Het kan in hetzelfde lichaam veranderen.

Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de interne energie van een lichaam toe, omdat de gemiddelde bewegingssnelheid van moleculen toeneemt.

Bijgevolg neemt de kinetische energie van de moleculen van dit lichaam toe. Naarmate de temperatuur daalt, neemt daarentegen de interne energie van het lichaam af.

Dus, de interne energie van een lichaam verandert wanneer de bewegingssnelheid van moleculen verandert.

Laten we proberen erachter te komen hoe we de bewegingssnelheid van moleculen kunnen verhogen of verlagen. Om dit te doen, doen we het volgende experiment. Laten we een dunwandige koperen buis aan een standaard bevestigen (Fig. 3). Giet wat ether in het buisje en sluit het af met een stop. Vervolgens wikkelen we de buis met een touw en beginnen deze snel in de ene richting te bewegen, en dan in de andere. Na enige tijd zal de ether koken en zal de stoom de plug naar buiten duwen. De ervaring leert dat de interne energie van de ether is toegenomen: hij is opgewarmd en zelfs gekookt.

Rijst. 3. Het verhogen van de interne energie van het lichaam als je eraan werkt

De toename van de interne energie vond plaats als gevolg van het werk dat werd verricht bij het wrijven van de buis met een touw.

Verwarming van lichamen treedt ook op tijdens stoten, uitrekken en buigen, dat wil zeggen tijdens vervorming. De interne energie van het lichaam in alle bovenstaande voorbeelden neemt toe.

Vandaar, De interne energie van een lichaam kan worden vergroot door werk aan het lichaam te doen.

Als het lichaam zelf het werk doet, dan doet het dat ook interne energie neemt af.

Laten we het volgende experiment doen.

We pompen lucht in een dikwandig glazen vat, afgesloten met een stop, via een speciaal gat erin (fig. 4).

Rijst. 4. Afname van de interne energie van het lichaam wanneer het lichaam zelf arbeid verricht

Na enige tijd zal de kurk uit het vat springen. Op het moment dat de kurk uit de container springt, ontstaat er mist. Het uiterlijk betekent dat de lucht in het vat kouder is geworden. De perslucht in het vat, die de plug naar buiten duwt, werkt wel. Hij doet dit werk ten koste van zijn interne energie, die afneemt. De afname van de interne energie kan worden beoordeeld aan de hand van de afkoeling van de lucht in het vat. Dus, De interne energie van een lichaam kan worden veranderd door arbeid te verrichten.

De interne energie van het lichaam kan op een andere manier worden veranderd, zonder arbeid te verrichten. Water kookt bijvoorbeeld in een ketel die op het fornuis staat. De lucht en verschillende voorwerpen in de kamer worden door de radiator verwarmd centrale verwarming, daken van huizen worden verwarmd door zonnestralen, enz. In al deze gevallen neemt de temperatuur van lichamen toe, wat betekent dat hun interne energie toeneemt. Maar het werk is niet gedaan.

Middelen, een verandering in de interne energie kan niet alleen optreden als gevolg van het werk dat wordt gedaan.

Hoe kunnen we in deze gevallen de toename van de interne energie verklaren?

Beschouw het volgende voorbeeld.

Plaats een metalen breinaald in een glas heet water. De kinetische energie van hete watermoleculen is groter dan de kinetische energie van koude metaaldeeltjes. Heetwatermoleculen zullen, wanneer ze in wisselwerking staan ​​met koude metaaldeeltjes, een deel van hun kinetische energie daaraan overdragen. Als gevolg hiervan zal de energie van watermoleculen gemiddeld afnemen en zal de energie van metaaldeeltjes toenemen. De watertemperatuur zal afnemen en de temperatuur van de metalen spaak zal geleidelijk stijgen. Na enige tijd zullen hun temperaturen gelijk worden. Deze ervaring demonstreert een verandering in de interne energie van lichamen.

Dus, De interne energie van lichamen kan worden veranderd door warmteoverdracht.

Het proces van het veranderen van interne energie zonder werk aan het lichaam of het lichaam zelf te doen, wordt warmteoverdracht genoemd.

Warmteoverdracht vindt altijd in een bepaalde richting plaats: van lichamen met meer hoge temperatuur voor lichamen met een lagere

Wanneer de lichaamstemperatuur gelijk is, stopt de warmteoverdracht.

De interne energie van een lichaam kan op twee manieren worden veranderd: door mechanisch werk uit te voeren of door warmteoverdracht.

Warmteoverdracht kan op zijn beurt worden uitgevoerd: 1) thermische geleidbaarheid; 2) convectie; 3) straling.

Vragen

1. Vertel aan de hand van figuur 3 hoe de interne energie van een lichaam verandert als er aan wordt gewerkt.
2. Beschrijf een experiment dat aantoont dat een lichaam werk kan doen met behulp van interne energie.
3. Geef voorbeelden van veranderingen in de interne energie van een lichaam door warmteoverdracht.
4. Verklaar, op basis van de moleculaire structuur van de stof, de verhitting van een breinaald ondergedompeld in heet water.
5. Wat is warmteoverdracht?
6. Wat zijn twee manieren om de interne energie van het lichaam te veranderen?

Oefening 2

1. De wrijvingskracht werkt wel op het lichaam. Verandert de interne energie van het lichaam? Aan welke tekenen kunnen we dit beoordelen?
2. Bij snel abseilen worden je handen heet. Leg uit waarom dit gebeurt.

Oefening

Plaats de munt op een stuk multiplex of houten plank. Druk de munt tegen het bord en verplaats hem snel in de ene of de andere richting. Merk op hoe vaak je de munt moet verplaatsen om hem warm en heet te maken. Trek een conclusie over het verband tussen het uitgevoerde werk en de toename van de interne energie van het lichaam.

TEMPERATUUR EN DE METING ervan.

[Q]=J. Q=DU.

THERMISCHE PROCESSEN.

Smelten en kristallisatie.

Dezelfde stof kan zich onder bepaalde omstandigheden in vaste, vloeibare en gasvormige toestand bevinden, de zogenaamde aggregatietoestanden.

DE OVERGANG VAN VASTE NAAR VLOEIBARE STAAT WORDT SMELTTEN genoemd. Het smelten vindt plaats bij een temperatuur die het smeltpunt wordt genoemd. De smeltpunten van stoffen zijn verschillend, omdat hun structuur is anders. Smeltpunt is een tabelwaarde. Tijdens het smeltproces verandert de temperatuur niet, omdat de geleverde warmte wordt besteed aan vernietiging kristal rooster stevig lichaam.

DE HOEVEELHEID WARMTE DIE NODIG IS OM 1 KG VAN EEN VASTE STOF BIJ SMELTTEMPERATUUR OM TE ZETTEN IN EEN VLOEISTOF BIJ DEZELFDE TEMPERATUUR WORDT SPECIFIEKE SMELTWARMTE genoemd. [l]=J/kg.

KRISTALLISATIE IS HET PROCES VAN DE OVERGANG VAN EEN STOF VAN VLOEISTOF NAAR VASTE STAAT. Het smeltpunt van een stof is gelijk aan de kristallisatietemperatuur. Net als bij het smeltproces verandert de temperatuur niet tijdens de kristallisatie, omdat Tijdens de kristallisatie komt de warmte vrij die ooit werd verbruikt bij het smelten van het lichaam. Het houdt de temperatuur van het kristalliserende lichaam constant. In overeenstemming met de wet van behoud van energie wordt bij het berekenen van de hoeveelheid warmte die vrijkomt tijdens kristallisatie dezelfde formule gebruikt als tijdens het smelten. Om de richting van de warmteoverdracht aan te geven, wordt er een minteken in geplaatst.

Verdamping en condensatie.

VERDAMPING IS HET PROCES VAN OVERGANG VAN EEN STOF VAN VLOEISTOF NAAR GASVORMIGE STAAT. De moleculen van een vloeistof trekken elkaar aan, waardoor alleen de snelste moleculen met een hoge kinetische energie uit de vloeistof kunnen vliegen. Als er geen warmte-instroom is, neemt de temperatuur van de verdampende vloeistof af. De verdampingssnelheid hangt af van de temperatuur van de vloeistof, het oppervlak ervan, het type vloeistof en de aanwezigheid van wind boven het oppervlak.

CONDENSATIE IS DE OMZETTING VAN VLOEISTOF IN DAMP. In een open vat is de verdampingssnelheid groter dan de condensatiesnelheid. In een gesloten vat zijn de verdampings- en condensatiesnelheden gelijk.

Wanneer de vloeistof wordt verwarmd, begint het vrijkomen van in de vloeistof opgeloste lucht op de bodem en de wanden van het vat. Vloeistof verdampt in deze belletjes. Onder invloed van Archimedische kracht breken de bellen los van de wanden van het vat en drijven omhoog. Ze komen in de nog onverwarmde vloeistof terecht en de stoom condenseert. De bubbels storten in. Tegelijkertijd is een karakteristiek geluid hoorbaar.

Wanneer de vloeistof opwarmt, stopt de condensatie van stoom in de belletjes. En de dampbel, die door voortdurende verdamping in omvang toeneemt, bereikt het oppervlak van de vloeistof, barst, waardoor de daarin aanwezige damp vrijkomt in de atmosfeer. De vloeistof kookt. KOKEN IS DAMPVORMING DIE OVER HET HELE VLOEISTOFVOLUME VOORKOMT . Koken vindt plaats bij een temperatuur die het kookpunt wordt genoemd en die afhangt van het type vloeistof en de druk boven het oppervlak. Naarmate de externe druk afneemt, neemt het kookpunt van de vloeistof af. Tijdens het kookproces blijft de temperatuur van de vloeistof constant omdat de geleverde energie wordt besteed aan het overwinnen van de wederzijdse aantrekkingskracht van vloeibare moleculen.

DE HOEVEELHEID WARMTE DIE NODIG IS OM 1 KG VLOEISTOF OM TE ZETTEN IN DAMP VAN DEZELFDE TEMPERATUUR WORDT DE SPECIFIEKE WARMTE VAN DAMPVORMING GENOEMD. [L] = J/kg. De soortelijke verdampingswarmte is verschillend voor verschillende vloeistoffen en de numerieke waarde ervan is een tabelwaarde. Om de hoeveelheid warmte te berekenen die nodig is om een ​​vloeistof te verdampen, heb je nodig soortelijke warmte

de verdamping van deze vloeistof vermenigvuldigd met de massa van de verdampte vloeistof.

Wanneer stoom condenseert, komt dezelfde hoeveelheid warmte vrij als bij de verdamping ervan. Intensieve condensatie van stoom vindt plaats bij een condensatietemperatuur gelijk aan het kookpunt.

Brandstofverbranding. Wanneer brandstof verbrandt het proces is aan de gang vorming van koolstofdioxidemoleculen uit brandstofkoolstofatomen en zuurstofatomen atmosferische lucht . Dit oxidatieproces gaat gepaard met het vrijkomen van een grote hoeveelheid warmte. Voor kenmerken verschillende soorten brandstof wordt geïntroduceerd SPECIFIEKE VERBRANDINGSWARMTE VAN BRANDSTOF - DE HOEVEELHEID WARMTE DIE VRIJKOMT BIJ VOLLEDIGE VERBRANDING VAN 1 KG BRANDSTOF

. [q]=J/kg. Net als alle andere specifieke waarden is de soortelijke verbrandingswarmte van brandstof een tabelwaarde. Om de hoeveelheid warmte te berekenen die vrijkomt bij volledige verbranding van brandstof, moet de soortelijke verbrandingswarmte van de brandstof worden vermenigvuldigd met de massa van de brandstof.

Brandstofverbranding is een onomkeerbaar proces, d.w.z. het stroomt maar in één richting.

COULLOMB'S WET.

Een puntlading is een lading die zich op een lichaam bevindt en waarvan de grootte en vorm onder gegeven omstandigheden kunnen worden verwaarloosd. De wet van interactie tussen stationaire puntladingen werd experimenteel ontdekt met behulp van torsiebalansen door C. Coulomb in 1785. DE KRACHT VAN DE INTERACTIE VAN PUNTKOSTEN IS RECHTSTREEKS EVENREDIG MET DE MODULES VAN DE KOSTEN EN INVERSEER EVENREDIG MET HET KWAAD VAN DE AFSTAND TUSSEN HEN . Puntladingen zijn ladingen die zich bevinden op lichamen waarvan de grootte en vorm in deze specifieke situatie kunnen worden verwaarloosd.

F ~ q 1 , F~q 2 , F~1/r 2 Þ F~½q 1 ½½q 2 ½/r 2 .

Bovendien werd ontdekt dat de interactiekracht tussen ladingen in een vacuüm groter is dan in welk diëlektrisch medium dan ook. De hoeveelheid die aangeeft hoe vaak de interactiekracht tussen ladingen in een vacuüm groter is dan in een bepaald medium, wordt de diëlektrische constante van het medium genoemd. De diëlektrische constante van het medium is een tabelwaarde.

e = F in /F. [e] = 1.

Experimenteel is vastgesteld dat de evenredigheidscoëfficiënt in de wet van Coulomb k = 9 * 1O 9 Nm 2 / C 2 de kracht is waarmee twee puntladingen van elk 1 C zouden interageren in een vacuüm op een afstand van 1 m.

F = k |q 1 | |q 2 |/ er 2 .

De wet van Coulomb geldt ook voor geladen ballen. In dit geval wordt r opgevat als de afstand tussen hun middelpunten.

DE WET VAN OHM VOOR EEN CIRCUIT-SECTIE.

Een toename van het potentiaalverschil aan de uiteinden van de geleider veroorzaakt een toename van de stroomsterkte daarin. Ohm heeft experimenteel bewezen dat de stroomsterkte in een geleider recht evenredig is met het potentiaalverschil erover.

Wanneer verschillende consumenten op hetzelfde elektrische circuit zijn aangesloten, is de stroomsterkte daarin verschillend. Dit betekent dat verschillende consumenten de doorgang van elektrische stroom door hen op verschillende manieren belemmeren. EEN FYSIEKE HOEVEELHEID DIE HET VERMOGEN VAN EEN GELEIDER KENMERKT OM DE DOORGANG VAN ELEKTRISCHE STROOM DOOR DEZE TE VOORKOMEN, WORDT ELEKTRISCHE WEERSTAND GENOEMD . De weerstand van een bepaalde geleider is een constante waarde bij een constante temperatuur. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de weerstand van metalen toe en die van vloeistoffen af. [R] = Ohm. 1 Ohm is de weerstand van een geleider waardoor een stroom van 1 A vloeit met een potentiaalverschil van 1 V aan de uiteinden. Meestal worden metalen geleiders gebruikt. De huidige dragers daarin zijn vrije elektronen. Wanneer ze langs een geleider bewegen, interageren ze met positieve ionen van het kristalrooster, waardoor ze een deel van hun energie krijgen en snelheid verliezen. Gebruik een weerstandsmagazijn om de benodigde weerstand te verkrijgen. Een weerstandsopslag is een set draadspiralen met bekende weerstanden die in de gewenste combinatie in een schakeling kunnen worden opgenomen.

Ohm heeft dat experimenteel vastgesteld DE STROOMSTERKTE IN EEN HOMOGENE GEDEELTE VAN HET CIRCUIT IS RECHTSTREEKS EVENREDIG MET HET POTENTIËLE VERSCHIL AAN DE EINDEN VAN DEZE SECTIE EN OMGEVING EVENREDIG MET DE WEERSTAND VAN DEZE SECTIE.

Een homogeen gedeelte van een circuit is een gedeelte waarin geen stroombronnen aanwezig zijn. Dit is de wet van Ohm voor een homogeen deel van een circuit - de basis van alle elektrische berekeningen.

Inclusief geleiders van verschillende lengtes, verschillende doorsneden, gemaakt van verschillende materialen, werd opgericht: DE WEERSTAND VAN EEN GELEIDER IS RECHTSTREEKS EVENREDIG MET DE LENGTE VAN DE GELEIDER EN OMGEVING EVENREDIG MET HET Dwarsdoorsnedeoppervlak. DE WEERSTAND VAN EEN KUBUS MET EEN RAND VAN 1 METER, GEMAAKT VAN EEN STOF, WORDT DE SPECIFIEKE WEERSTAND VAN DEZE STOF ALS DE STROOM loodrecht op de tegenovergestelde zijden gaat . [r] = Ohm m. Vaak wordt een niet-systeemeenheid van soortelijke weerstand gebruikt: de weerstand van een geleider met een doorsnede van 1 mm 2 en een lengte van 1 m [r] = Ohm mm 2 /. M.

Weerstand stoffen - tabelwaarde. De weerstand van een geleider is evenredig met zijn soortelijke weerstand.

De werking van schuif- en trapreostaten is gebaseerd op de afhankelijkheid van de geleiderweerstand van de lengte ervan. Een schuifweerstand is een keramische cilinder waar nikkeldraad omheen is gewikkeld. De reostaat is met het circuit verbonden met behulp van een schuifregelaar, die een grotere of kleinere wikkellengte in het circuit omvat. De draad is bedekt met een schaallaag, die de windingen van elkaar isoleert.

A) SERIE- EN PARALLELVERBINDING VAN CONSUMENTEN.

Vaak zijn meerdere stroomverbruikers in een elektrisch circuit opgenomen. Dit komt doordat het niet rationeel is dat elke consument zijn eigen stroombron heeft. Er zijn twee manieren om consumenten aan te sluiten: serieel en parallel, en hun combinaties in de vorm van een gemengde verbinding.

a) Seriële aansluiting van consumenten.

Bij een serieschakeling vormen consumenten een doorlopende keten waarin consumenten achter elkaar worden aangesloten. Bij een serieschakeling zijn er geen vertakkingen van aansluitdraden. Beschouw voor de eenvoud een circuit van twee in serie geschakelde consumenten. Een elektrische lading die door een van de consumenten gaat, zal ook door de tweede gaan, omdat in de geleider die consumenten verbindt, kan er geen sprake zijn van het verdwijnen, ontstaan ​​of accumuleren van ladingen. q=q1=q2. Door de resulterende vergelijking te delen door de tijd dat de stroom door het circuit gaat, verkrijgen we een relatie tussen de stroom die door de gehele verbinding vloeit en de stromen die door de secties ervan vloeien.

Het is duidelijk dat het werk om een ​​enkele positieve lading door de compound te verplaatsen bestaat uit het werk om deze lading over al zijn secties te verplaatsen. Die. V=V1 +V2 (2).

Het totale potentiaalverschil tussen in serie geschakelde consumenten is gelijk aan de som van de potentiaalverschillen tussen de consumenten.

Laten we beide zijden van vergelijking (2) delen door de stroom in het circuit, we krijgen: U/I=V 1 /I+V 2 /I. Die. de weerstand van de gehele in serie geschakelde sectie is gelijk aan de som van de weerstanden van de spanningen van zijn componenten.

B) Parallelle aansluiting van consumenten.

Dit is de meest gebruikelijke manier om consumenten in staat te stellen. Met deze aansluiting worden alle verbruikers aangesloten op twee voor alle verbruikers gemeenschappelijke punten.

Bij het passeren van een parallelle verbinding wordt de elektrische lading die door het circuit stroomt, verdeeld in verschillende delen, die naar individuele consumenten gaan. Volgens de wet van ladingsbehoud q=q 1 +q 2. Door deze vergelijking te delen door de laadpassagetijd, verkrijgen we een relatie tussen de totale stroom die door het circuit vloeit en de stromen die door individuele consumenten vloeien.

In overeenstemming met de definitie van potentiaalverschil V=V 1 =V 2 (2).

Volgens de wet van Ohm vervangen we voor een deel van het circuit de huidige sterkten in vergelijking (1) door de verhouding van het potentiaalverschil tot de weerstand. We krijgen: V/R=V/R 1 +V/R 2. Na reductie: 1/R=1/R 1 +1/R 2 ,

die. het omgekeerde van de weerstand van een parallelle verbinding is gelijk aan de som van het omgekeerde van de weerstanden van zijn individuele takken.

KIRCHHOFF’S REGELS.

Om vertakt te berekenen elektrische circuits De regels van Kirchhoff zijn van toepassing.

Het punt in een circuit waar drie of meer geleiders elkaar kruisen, wordt een knooppunt genoemd. Volgens de wet van behoud van lading is de som van de stromen die het knooppunt binnenkomen en verlaten gelijk aan nul. I = O. (eerste regel van Kirchhoff). DE ALGEBRÏSCHE SOM VAN DE STROOM DIE DOOR HET KNOOPPUNT GAAT, IS GELIJK AAN NUL.

De stroom die het knooppunt binnenkomt, wordt als positief beschouwd en het knooppunt negatief verlaten. De richtingen van de stromen in delen van het circuit kunnen willekeurig worden gekozen.

Uit vergelijking (2) volgt dat WANNEER EEN GESLOTEN LUS WORDT OMGEBRACHT, IS DE ALGEBRAÏSCHE SOM VAN DE SPANNINGSVAL GELIJK AAN DE ALGEBRAÏSCHE SOM VAN DE EMF IN DIT CIRCUIT , - (Tweede regel van Kirchhoff).

De richting van het doorlopen van de contour wordt willekeurig gekozen. De spanning in een gedeelte van het circuit wordt als positief beschouwd als de richting van de stroom in dit gedeelte samenvalt met de richting waarin het circuit wordt omzeild. De EMF wordt als positief beschouwd als de bron bij het rondgaan van het circuit van de negatieve pool naar de positieve pool gaat.

Als de keten m knooppunten bevat, kunnen m - 1 vergelijkingen worden samengesteld met behulp van de eerste regel. Elke nieuwe vergelijking moet er minstens één bevatten nieuw element. Het totale aantal vergelijkingen dat volgens de regels van Kirchhoff is samengesteld, moet samenvallen met het aantal secties tussen de knooppunten, d.w.z. met het aantal stromen.

PERMANENTE MAGNETEN.

Verdienen magnetisch veld de solenoïde wanneer er een ijzeren kern in wordt ingebracht, is te wijten aan het feit dat het ijzer in het magnetische veld wordt gemagnetiseerd en dat het magnetische veld, gesuperponeerd op het magnetische veld van de spoel, dit versterkt. IJzer is een zeer magnetisch materiaal, waartoe ook nikkel, kobalt, gadolinium en hun verbindingen behoren. De magnetisatie van de ijzeren kern blijft bestaan, zelfs nadat deze van de spoel is verwijderd. Lichaamsbehoud magnetische eigenschappen, wordt een permanente magneet genoemd. Elke permanente magneet heeft twee polen: noord en zuid. Dit zijn de plaatsen op de magneet waar het magnetische veld het grootst is. Zoals polen van magneten elkaar afstoten, trekken tegengestelde polen elkaar aan. De veldconfiguratie van permanente magneten kan eenvoudig worden onderzocht met behulp van ijzervijlsel.

Natuurlijk gemagnetiseerde stukken ijzer of ijzererts werden in het oude China al gebruikt voor oriëntatie op de aarde, die zelf een enorme permanente magneet is. De magnetische zuidpool van de aarde bevindt zich in het gebied van de geografische noordpool, maar valt daar niet mee samen, de magnetische noordpool ligt in het gebied van de geografische zuidpool. De positie van de magnetische polen is niet constant. Bovendien suggereert analyse van de sedimentaire gesteenten van de aarde dat het magnetische veld van de aarde herhaaldelijk van polariteit is veranderd. Het magnetische veld van de aarde speelt een grote rol voor al het leven erop, omdat... het beschermt ons tegen de stroom snelle deeltjes die richting de aarde vliegen buitenruimte, voornamelijk van de zon. Wanneer deze stroom op aarde verandert, magnetische stormen- kortetermijnveranderingen in het magnetische veld van de aarde, die verstoring van radiocommunicatie veroorzaken, afwijkingen in de positie van magnetische naalden.

MAGNETISCH STROOMGEBIED.

In 182O ontdekte Oersted dat er een magnetische naald naast de geleider zat waarlangs hij ging elektrische stroom, roteert zodat zijn as samenvalt met de raaklijn aan de cirkel die deze geleider omsluit.

In hetzelfde jaar ontdekte Ampere de interactie van geleiders met stroom en vond de wet waaraan deze interactie gehoorzaamt. De werking van een stroomvoerende geleider op een magnetische naald en de interactie van stroomvoerende geleiders kan worden verklaard door het feit dat een stroomvoerende geleider in de ruimte eromheen een magnetisch veld opwekt, dat wordt gedetecteerd door een magnetische naald of een andere stroomvoerende geleider.

Een magnetisch veld is een speciaal soort materie die wordt gecreëerd door het verplaatsen van elektrische ladingen (stroom) en wordt gedetecteerd door het effect ervan op bewegende elektrische ladingen (stroom). Een magnetisch veld plant zich door de ruimte voort met de snelheid van het licht. Het neemt af naarmate de afstand tot de stroom die het creëert groter wordt. Een magnetisch veld bevat energie.

Voor het bestuderen van magnetische velden worden kleine magnetische naalden gebruikt, met behulp waarvan deze zijn gevonden handige manier grafische weergave van magnetische velden met behulp van magnetische lijnen. Een magnetische lijn is een lijn waarlangs de assen van kleine magnetische naalden in een magnetisch veld zich bevinden. Het uiterlijk van magnetische lijnen kan eenvoudig worden vastgesteld met behulp van kleine ijzervijlseltjes die op karton worden gestrooid en in een magnetisch veld worden gebracht. In dit geval wordt het in het veld gemagnetiseerde zaagsel in kettingen langs de magnetische lijnen gerangschikt. Er wordt aangenomen dat de richting van deze lijnen de richting is die de noordpool van de magnetische naald zou aangeven.

De magnetische lijnen van een rechte stroomvoerende geleider zijn cirkels, waarvan het middelpunt de stroomvoerende geleider is. De richting van de lijnen wordt bepaald door de boorregel: als de translatiebeweging van de boorkop (rechterschroef) samenvalt met de richting van de stroom in de geleider, dan is de richting roterende beweging Het handvat van de boorkop valt samen met de richting van de magnetische lijnen.

De magnetische lijnen van een stroomvoerende spoel (solenoïde) zijn gesloten curven die de windingen van de spoel omringen. De richting van deze lijnen kan eenvoudig worden bepaald door de volgende regel: als je de spoel neemt rechterhand zodat de gebogen vingers langs de stroom erin worden gericht, dan zal de gebogen duim de richting van de magnetische lijnen langs de as van de spoel laten zien.

De stroomvoerende spoel is een elektromagneet, vergelijkbaar met een stripmagneet permanente magneet. Het magnetische veld van een spoel neemt toe met het aantal windingen en de stroom daarin. Om het magnetische veld te versterken wordt er een ijzeren kern in de spoel gestoken. De plaats waar de magnetische lijnen uit de spoel komen is Noordpool elektromagneet, waar ze binnenkomen - de zuidpool.

Elektromagneten worden veel gebruikt in de technologie, zowel voor het verplaatsen van zware ijzeren onderdelen, schroot, als in veel elektrische en radiotechnische apparaten.

Een magnetisch veld werkt met enige kracht op een stroomvoerende geleider die zich daarin bevindt. Deze kracht wordt de Ampèrekracht genoemd en is rechtstreeks afhankelijk van de lengte van de geleider en de stroomsterkte daarin. Het hangt ook af van de grootte van het veld en de locatie van de geleider. De richting van de Ampèrekracht wordt bepaald door de linkerhandregel: als linkerhand geplaatst in een magnetisch veld zodat de magnetische lijnen de handpalm binnendringen, en vier uitgestrekte vingers de richting van de stroom aangeven, dan zal de gebogen duim de richting van de kracht laten zien.

In elektromotoren wordt gebruik gemaakt van de werking van een magnetisch veld op een stroomvoerende geleider. Elektromotor gelijkstroom bestaat uit een stationair deel - de stator en een bewegend deel - de rotor. In de statorsleuven wordt een spoel geplaatst, waardoor een magnetisch veld ontstaat. De rotor is een spoel met vele windingen, waaraan stroom wordt toegevoerd via schuifcontacten - borstels. Om het magnetische veld te vergroten, zijn de rotor en de stator gemaakt van transformatorstaalplaten, van elkaar geïsoleerd. De rotor wordt aangedreven door de Ampèrekracht. Om een ​​constante rotatie te behouden, verandert de richting van de stroom in de rotorwikkeling periodiek met behulp van een commutator, die in het eenvoudigste geval bestaat uit twee halve ringen die in contact staan ​​met de borstels. Terwijl de rotor beweegt, beweegt de borstel van de ene halve ring naar de andere, waardoor de richting van de stroom in de rotorspoel verandert. Dit geeft haar de mogelijkheid om nog een halve slag te draaien als de stroming weer van richting verandert.

Omdat Het rendement van elektromotoren (tot 98%) is veel groter dan dat van thermische motoren, daarom worden elektromotoren veel gebruikt in transport, fabrieken, enz. Elektromotoren zijn compact en vervuilen niet omgeving, eenvoudig te beheren.

OPTISCHE INSTRUMENTEN.

Camera.

De camera bestaat uit twee hoofdonderdelen: een lichtdichte camera en een lens. In het eenvoudigste geval kan een convergerende lens als lens dienen. Om ervoor te zorgen dat het beeld over het hele beeldveld van hoge kwaliteit is, zijn de lenzen van moderne camera's dat ook complex systeem lenzen, die doorgaans de rol spelen van een convergerende lens. De cameralens produceert op fotografische film bedekt met een lichtgevoelige laag een reëel, omgekeerd en, in de regel, verkleind beeld van het te fotograferen object. De camera maakt gebruik van een dunne lensformule. Om een ​​helder (scherp) beeld van een object te krijgen, is de cameralens beweegbaar gemaakt. Door de lens te bewegen wordt de gewenste beeldscherpte bereikt. De objecten die worden gefotografeerd kunnen tegelijkertijd aan staan verschillende afstanden van de camera. Scherptediepte wordt bereikt doordat het lensvenster gedeeltelijk wordt geblokkeerd door het diafragma. Hoe kleiner raam lens, hoe duidelijker de objecten op de foto zullen zijn op verschillende afstanden van de camera.

Wanneer u een foto maakt, wordt de cameralens automatisch gedurende een korte periode geopend, de zogenaamde belichtingstijd. Om het beeld zichtbaar te maken wordt de film in een speciale oplossing ontwikkeld en gefixeerd. Het resulterende beeld wordt een negatief genoemd, omdat erop wordt omgekeerde lichttransmissie waargenomen. Die plekken op de film waar het viel meer licht, donkerder en omgekeerd. Om een ​​fotokaart (positief) te verkrijgen, wordt het resulterende beeld met behulp van een fotovergroter op fotopapier geprojecteerd. Vervolgens wordt het papier ontwikkeld en uitgehard.

Moderne camera's kunnen kleuren- en zelfs driedimensionale beelden produceren. Sommige apparaten produceren meteen een kant-en-klare foto. De ontwikkeling van de fotografie werd film.

Fotografie wordt veel gebruikt wetenschappelijke doeleinden, in technologie, criminologie, enz. Het kan ons getuigen maken van historische gebeurtenissen. Kunstfotografie is wijdverbreid.

Projectie apparaat.

Het projectieapparaat wordt gebruikt om een ​​reëel, vergroot, omgekeerd beeld van lichamen op het scherm te verkrijgen. Als een beeld wordt verkregen in doorvallend licht (foto en film, een beeld op glas), wordt het apparaat een diascoop genoemd, in gereflecteerd licht een episcoop. Vaak wordt een combinatie van deze apparaten gebruikt: een epidiascoop. Een diascoop bestaat uit een lichtbron, een condensor en een objectieflens. Om de verlichting van het scherm te vergroten worden vaak één of meerdere spiegels achter de lichtbron geplaatst. Een condensor (twee plat-bolle lenzen) stuurt het licht dat van de bron divergeert naar de lens. De eenvoudigste lens kan een convergerende lens zijn. Het object, waarvan het beeld op het scherm moet worden verkregen, wordt tussen de condensor en de lens geplaatst. Beeldhelderheid wordt bereikt door de lens te bewegen.

Fotovergroters, filmoscopen, filmcamera's en overheadprojectors zijn projectieapparaten.

Oog. Bril.

De structuur van het oog lijkt op een camera. Het bestaat uit: sclera - het buitenste deel van het oog dat het oog beschermt tegen mechanische schade; hoornvlies - het voorste transparante deel van de sclera; de iris met een gat met variabele diameter erin - de pupil; lens - biconvexe lens; glasvocht, dat het volume van het oog vult; netvlies - zenuwuiteinden die informatie naar de hersenen verzenden. De ruimte tussen het hoornvlies en de lens is gevuld met waterige vloeistof, die voornamelijk licht breekt. Het oog werkt met een dunne lensformule. Omdat Objecten kunnen zich op verschillende afstanden van het oog bevinden. Om een ​​helder beeld te verkrijgen, kan de kromming van de lens veranderen met behulp van de oogspieren. Het vermogen van het oog om een ​​duidelijk beeld te geven van objecten die zich op verschillende afstanden ervan bevinden, wordt accommodatie genoemd. De afstand waarop het oog het mogelijk maakt om zonder veel inspanning kleine details van objecten te zien, wordt de afstand van het beste zicht genoemd. Voor een gezond oog is dit 25 cm. De dichtstbijzijnde accommodatielimiet is ongeveer 12 cm. De scherptediepte wordt bepaald door het oppervlak van de pupil. Het netvlies bestaat uit staafjes, die zwart-witbeelden produceren, en kegeltjes, die kleurenbeelden produceren. Het beeld op het netvlies is reëel, verkleind, omgekeerd. Driedimensionaal zicht wordt verzorgd door twee ogen.

Als het door het oog gecreëerde beeld voor het netvlies ligt, wordt het oog bijziend genoemd. Om naar een voorwerp te kijken, brengt een bijziend persoon het dicht bij zijn ogen en spant de oogspieren sterk aan. Bijziendheid wordt gecorrigeerd door een bril met uiteenlopende lenzen te dragen. Het verziende oog creëert een beeld achter het netvlies. Verziendheid wordt gecorrigeerd door een bril met convergerende lenzen te dragen. Opgemerkt moet worden dat zowel bijziendheid als verziendheid zullen toenemen als u geen bril draagt Tijdens het werken raken de oogspieren overbelast.

TEMPERATUUR EN DE METING ervan.

De studie van thermische verschijnselen moest onvermijdelijk een waarde opleveren die de mate van verwarming van lichamen kenmerkt: temperatuur. Wanneer lichamen met elkaar in contact komen, als resultaat van de interactie van moleculen, wordt hun gemiddelde kinetische energie gelijk gemaakt. Temperatuur is een maatstaf voor de gemiddelde kinetische energie van moleculen. Het toont de richting van thermische processen, omdat energie wordt spontaan overgedragen van meer verwarmde lichamen naar minder verwarmde lichamen, d.w.z. van lichamen met hogere temperaturen naar lichamen met lagere temperaturen. De temperatuur wordt gemeten met thermometers. Temperatuurmeting is gebaseerd op het tot stand brengen van thermisch evenwicht tussen lichamen die met elkaar in contact komen. In de praktijk worden vloeistofthermometers het meest gebruikt, die bij verhitting gebruik maken van een verandering in het volume van een vloeistof (kwik of alcohol). Terwijl de vloeistof uitzet, stijgt deze door een glazen buis, waaronder zich een schaal bevindt. Referentiepunten (d.w.z. punten waarop de temperatuurschaal is gebaseerd) in de internationale praktisch systeem De door Celsius voorgestelde temperaturen zijn het smeltpunt van ijs (O 0 C) en het kookpunt van water (1OOS0oTC). De afstand tussen deze punten op de schaal is verdeeld in 1OO gelijke delen. Omdat Omdat de uitzetting van een vloeistof in verschillende temperatuurbereiken verschillend is, garandeert een vloeistofthermometer alleen de juiste meting van referentietemperaturen. Gasthermometers die gebruik maken van de afhankelijkheid van het gasvolume van de temperatuur constante druk of de afhankelijkheid van de gasdruk van de temperatuur bij constant volume. Thermometers kunnen ook gebruik maken van de afhankelijkheid elektrische weerstand geleiders en halfgeleiders op temperatuur.

INTERNE ENERGIE EN MANIEREN OM DAAR TE VERANDEREN.

Ieder lichaam bestaat uit een groot aantal moleculen. Moleculen van lichamen zijn voortdurend in beweging en daarom hebben ze kinetische energie. Moleculen van vaste en vloeibare lichamen interageren met elkaar, wat betekent dat ze ook potentiële energie hebben. DE SOM VAN KINETISCHE EN POTENTIËLE ENERGIE VAN DE MOLECULEN DIE HET LICHAAM SAMENSTELLEN, WORDT INTERNE ENERGIE genoemd. [U]=J. Interne energie omvat ook de energie van de deeltjes waaruit atomen bestaan.

De interne energie van een lichaam kan veranderen tijdens verschillende thermische processen. Dus bij verhitting neemt bijvoorbeeld de bewegingssnelheid van moleculen toe, en daarmee ook hun kinetische energie. Wanneer een lichaam wordt verwarmd, neemt het volume ervan toe, veranderen de afstanden tussen moleculen en daardoor verandert ook de potentiële energie van hun interactie. De verandering in interne energie kan worden beoordeeld aan de hand van de verandering in lichaamstemperatuur. Naarmate de temperatuur van een lichaam stijgt, neemt de interne energie ervan toe.

Interne energie kan op twee fundamenteel verschillende manieren worden veranderd.

1. Als er aan een lichaam wordt gewerkt, warmt het op, d.w.z. zijn interne energie neemt toe. Als het lichaam zelf aan externe lichamen werkt, neemt de interne energie af. A=DU.

2. Interne energie kan ook worden veranderd door warmteoverdracht. WARMTEOVERDRACHT, OF WARMTE-UITWISSELING, IS HET PROCES VAN HET VERANDEREN VAN INTERN ENERGIE ZONDER WERK TE DOEN. Een ketel die op een hete kachel staat, ontvangt dus energie door warmteoverdracht.

Er zijn drie soorten warmteoverdracht: thermische geleidbaarheid - de overdracht van energie door deze uit te wisselen tussen moleculen tijdens hun interactie; convectie - overdracht van energie door stromen van verwarmde vloeistof of gas; straling - overdracht van energie door elektromagnetische golven. Bovendien vereist dit laatste type warmteoverdracht geen direct contact van lichamen of de aanwezigheid van enige substantie daartussen.

De maatstaf voor overgedragen thermische energie tijdens warmteoverdracht is DE HOEVEELHEID WARMTE IS DAT DEEL VAN DE INTERNE ENERGIE DAT EEN LICHAAM ONTVANGT OF AFGEEFT TIJDENS WARMTEOVERDRACHT. [Q]=J. Q=DU.

THERMISCHE PROCESSEN.

Daarom veranderen we, door de temperatuur van het lichaam te veranderen, de interne energie ervan. Wanneer een lichaam wordt verwarmd, neemt de interne energie ervan toe, en wanneer het afkoelt, neemt deze af.

Laten we een experiment doen. Aan de standaard bevestigen we een dunwandige koperen buis. Giet er wat ether in en sluit het goed af met een stop. Laten we nu een touw om de buis wikkelen en ermee beginnen te wrijven, waarbij we hem snel in de ene of de andere richting in het touw trekken. Na enige tijd zal de interne energie van de buis met ether zo sterk toenemen dat de ether gaat koken en de resulterende stoom de plug eruit zal duwen (Fig. 60).

Deze ervaring laat dat zien De interne energie van een lichaam kan worden veranderd door werkzaamheden aan het lichaam uit te voeren, met name door wrijving.

Door de interne energie van een stuk hout door wrijving te veranderen, maakten onze voorouders vuur. De ontbrandingstemperatuur van hout bedraagt ​​250 °C. Om vuur te krijgen, moet je daarom het ene stuk hout tegen het andere wrijven totdat de temperatuur deze waarde bereikt. Is het gemakkelijk? Toen de helden uit Jules Verne's roman 'The Mysterious Island' op deze manier vuur probeerden te maken, slaagden ze daar niet in.

'Als de energie die Nab en Pencroff verbruikten in warmte zou kunnen worden omgezet, zou het waarschijnlijk voldoende zijn om de ketel van een zeegaande stoomboot te verwarmen. Maar het resultaat van hun inspanningen was nul opgewarmde stukken hout. maar veel minder dan de deelnemers zelf aan deze operatie.

Na een uur werken was Pencroft doordrenkt van het zweet en gooide geïrriteerd de stukken hout weg, zeggende:
- Vertel me niet dat wilden op deze manier vuur maken! Ik geloof liever dat het in de zomer sneeuwt. Het is waarschijnlijk gemakkelijker om je eigen handpalmen aan te steken door ze tegen elkaar te wrijven.’

De reden voor hun mislukking was dat vuur niet geproduceerd moest worden door simpelweg het ene stuk hout tegen het andere te wrijven, maar door met een scherpe stok in een plank te boren (fig. 61). Vervolgens kunt u met enige vaardigheid de temperatuur in de wandaansluiting in 1 seconde met 20 °C verhogen. En om de stok tot ontbranding te brengen, duurt het slechts 250/20 = 12,5 seconden!

Veel mensen in onze tijd ‘maken’ vuur door wrijving – door er lucifers tegenaan te wrijven luciferdoosje. Hoe lang geleden zijn er wedstrijden verschenen? De productie van de eerste (fosfor)lucifers begon in de jaren dertig. XIX eeuw Fosfor ontbrandt op vrij lage temperatuur - slechts tot 60 ° C. Daarom was het, om een ​​fosforlucifer aan te steken, voldoende om hem op vrijwel elk oppervlak te slaan (van de dichtstbijzijnde muur tot de bovenkant van een laars). Deze lucifers waren echter erg gevaarlijk: ze waren giftig en veroorzaakten door hun gemakkelijke verbranding vaak brand. Veiligheidslucifers (die we vandaag de dag nog steeds gebruiken) werden in 1855 in Zweden uitgevonden (vandaar hun naam "Zweedse lucifers"). Fosfor in deze lucifers wordt vervangen door andere brandbare stoffen.

Door wrijving kun je dus de temperatuur van een stof verhogen. Werken aan het lichaam(bijvoorbeeld het slaan met een hamer op een stuk lood, het buigen en losmaken van een draad, het verplaatsen van een voorwerp over het oppervlak van een ander voorwerp, of het samenpersen van een gas in een cilinder met een zuiger), we verhogen de interne energie. Als het lichaam zelf het werk doet” (vanwege de interne energie), dan neemt de interne energie van het lichaam af en koelt het lichaam af.

Laten we dit experimenteel observeren. Neem een ​​dikwandig glazen vat en sluit het goed af met een rubberen stop met gat. Via dit gat beginnen we met behulp van een pomp lucht in het vat te pompen. Na enige tijd zal de stop luidruchtig uit het vat vliegen en zal er mist in het vat zelf verschijnen (Fig. 62). Het verschijnen van mist betekent dat de lucht in het schip kouder is geworden en daardoor de interne energie is afgenomen. Dit wordt verklaard door het feit dat de samengeperste lucht in het vat, die de plug naar buiten duwde, werkte door de interne energie ervan te verminderen. Daarom daalde de luchttemperatuur.

De interne energie van het lichaam kan worden veranderd zonder arbeid te verrichten. Het kan bijvoorbeeld worden verhoogd door een ketel water op het fornuis te verwarmen of een lepel in een glas hete thee te laten zakken. De open haard waarin het vuur wordt aangestoken, het dak van het huis verlicht door de zon, enz. Worden in al deze gevallen verwarmd .

Een verandering in de interne energie van een lichaam zonder werk te doen, wordt genoemd warmte uitwisseling. Warmte-uitwisseling vindt plaats tussen lichamen (of delen van hetzelfde lichaam) met verschillende temperaturen.

Hoe vindt bijvoorbeeld warmteoverdracht plaats als een koude lepel in contact komt met heet water? Ten eerste overschrijden de gemiddelde snelheid en kinetische energie van heetwatermoleculen gemiddelde snelheid en de kinetische energie van de metaaldeeltjes waaruit de lepel is gemaakt. Maar op die plaatsen waar de lepel in contact komt met water, beginnen de hete watermoleculen een deel van hun kinetische energie over te dragen aan de deeltjes van de lepel, en beginnen ze sneller te bewegen. De kinetische energie van de watermoleculen neemt af en de kinetische energie van de lepeldeeltjes neemt toe. Samen met de energie verandert ook de temperatuur: het water koelt geleidelijk af en de lepel warmt op. Hun temperatuur verandert totdat deze hetzelfde wordt bij zowel het water als de lepel.

Een deel van de interne energie die tijdens de warmte-uitwisseling van het ene lichaam naar het andere wordt overgedragen, wordt aangegeven met een letter en gebeld hoeveelheid warmte.
Q is de hoeveelheid warmte.

De hoeveelheid warmte moet niet worden verward met de temperatuur. De temperatuur wordt gemeten in graden en de hoeveelheid warmte (net als elke andere energie) wordt gemeten in joule.

Wanneer lichamen met verschillende temperaturen met elkaar in contact komen, geeft het warmere lichaam wat warmte af, en ontvangt het koudere lichaam deze.

Er zijn dus twee manieren om de interne energie te veranderen: 1) werk doen en 2) warmte uitwisseling. Bij het implementeren van de eerste van deze methoden verandert de interne energie van het lichaam met de hoeveelheid verrichte arbeid A, en bij het implementeren van de tweede - met een hoeveelheid gelijk aan de hoeveelheid overgedragen warmte Q

Het is interessant dat beide beschouwde methoden tot exact dezelfde resultaten kunnen leiden. Daarom is het onmogelijk om te bepalen met welke van deze methoden het eindresultaat is bereikt. Als we dus een verwarmde stalen breinaald van een tafel nemen, kunnen we niet zeggen hoe deze werd verwarmd - door wrijving of contact met een heet lichaam. In principe kan het het een of het ander zijn.

1. Noem twee manieren om de interne energie van het lichaam te veranderen. 2. Geef voorbeelden van het vergroten van de interne energie van een lichaam door eraan te werken. 3. Geef voorbeelden van een toename en afname van de interne energie van een lichaam als gevolg van warmte-uitwisseling. 4. Wat is de hoeveelheid warmte? Hoe wordt het aangewezen? 5. In welke eenheden wordt de hoeveelheid warmte gemeten? 6. Op welke manieren kun je vuur maken? 7. Wanneer begon de productie van lucifers?

Druk een munt of stuk folie op een stuk karton of hout. Nadat je eerst 10, dan 20, enz. bewegingen in de ene of de andere richting hebt gemaakt, merk je wat er gebeurt met de temperatuur van de lichamen tijdens wrijving. Hoe hangt de verandering in de interne energie van een lichaam af van de hoeveelheid verrichte arbeid?

Ingezonden door lezers van internetsites

Gratis elektronische publicaties, natuurkundebibliotheek, natuurkundelessen, natuurkundeprogramma, natuurkundelesnotities, natuurkundeleerboeken, kant-en-klaar huiswerk

Inhoud van de les lesaantekeningen ondersteunende frameleinteractieve technologieën Oefening taken en oefeningen zelftest workshops, trainingen, cases, speurtochten huiswerk discussievragen retorische vragen van studenten Illustraties audio, videoclips en multimedia foto's, afbeeldingen, grafieken, tabellen, diagrammen, humor, anekdotes, grappen, strips, gelijkenissen, gezegden, kruiswoordraadsels, citaten Add-ons samenvattingen artikelen trucs voor nieuwsgierigen kribben leerboeken basis- en aanvullend woordenboek met termen overige Verbetering van leerboeken en lessenhet corrigeren van fouten in het leerboek het bijwerken van een fragment in een leerboek, elementen van innovatie in de les, het vervangen van verouderde kennis door nieuwe Alleen voor docenten perfecte lessen kalenderplan voor het jaar methodologische aanbevelingen discussie programma's Geïntegreerde lessen