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. Potentiële energie wordt bezeten door lichamen die met elkaar in wisselwerking staan. De potentiële energie van een lichaam dat in wisselwerking staat met de aarde is recht evenredig met zijn massa en de afstand tussen
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 snelheid van het lichaam en van zijn positie ten opzichte van het lichaam waarmee het in wisselwerking staat.

Als het lichaam energie heeft, kan het werk doen. Wanneer het werk is gedaan, 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 die is afgesloten met een kurk, waarvan de bodem bedekt is met water (afb. 67), dan zal na enige tijd de kurk uit de pot vliegen en zal er mist in de pot ontstaan.

Dit komt door het feit dat er in de lucht in de pot waterdamp is, die wordt gevormd tijdens de verdamping van water. Het verschijnen van mist betekent dat de stoom in water is veranderd, d.w.z. gecondenseerd, en dit kan gebeuren als de temperatuur daalt. Daardoor is de temperatuur van de lucht in de bank gedaald.

De reden hiervoor is de volgende. De kurk vloog uit het blik, omdat de lucht daar met een bepaalde kracht op inwerkte. De lucht bij de uitgang van de kurk deed het werk. Het is bekend dat een lichaam arbeid kan verrichten als het energie heeft. Daarom heeft de lucht in de pot energie.

Toen de lucht werkte, daalde de temperatuur en veranderde de toestand. Tegelijkertijd veranderde de mechanische energie van de lucht niet: noch de snelheid, noch de positie ten opzichte van de aarde veranderde. Daarom werd het werk niet gedaan vanwege mechanische, maar vanwege andere energie. Deze energie is interne energie de lucht in het blik.

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 \((E_k) \) omdat ze in beweging zijn, en potentiële energie \((E_p) \) omdat ze op elkaar inwerken.

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

\[ U=E_k+E_p \]

4. Hoe groter de bewegingssnelheid van moleculen, hoe hoger de temperatuur van het lichaam. interne energie hangt af van lichaamstemperatuur. Om een ​​stof van een vaste toestand naar een vloeibare toestand over te brengen, bijvoorbeeld om ijs in water te veranderen, moet je er energie aan toevoegen. Daarom 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 en van zijn interactie met andere lichamen. Dus de interne energie van een bal die op een tafel en op de vloer ligt, is hetzelfde, evenals een bal die stilstaat en op 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. Bovendien, aangezien de interne energie van een lichaam afhangt van zijn temperatuur, kan de verandering in lichaamstemperatuur worden gebruikt om de verandering in zijn interne energie te beoordelen.

5. Interne energie kan worden veranderd door te werken. Dus in het beschreven experiment nam de interne energie van lucht en waterdamp in de pot af toen ze het werk deden om de kurk eruit te duwen. Tegelijkertijd daalde de temperatuur van lucht en waterdamp, zoals blijkt uit het verschijnen van mist.

Als een stuk lood meerdere keren met een hamer wordt geraakt, kan zelfs door aanraking worden vastgesteld dat het stuk lood zal opwarmen. Dientengevolge nam zijn interne energie, evenals de interne energie van de hamer, toe. Dit gebeurde omdat er aan een stuk lood was gewerkt.

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

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

Omdat in het begin de temperatuur van warm water hoger was dan de temperatuur van koud water, is de interne energie van warm water groter. Dit betekent dat heetwatermoleculen meer kinetische energie hebben dan koudwatermoleculen. Deze energie wordt tijdens botsingen door heetwatermoleculen overgedragen op koudwatermoleculen, en de kinetische energie van koudwatermoleculen neemt toe. De kinetische energie van heetwatermoleculen neemt in dit geval af.

In het beschouwde voorbeeld wordt geen mechanisch werk verricht, de interne energie van de lichamen verandert door: warmteoverdracht.

Warmteoverdracht is een methode om de interne energie van een lichaam te veranderen wanneer energie wordt overgedragen van het ene deel van het lichaam naar het andere of van het ene lichaam naar het andere zonder werk te doen.

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) de beweging van het hele vat met gas
3) de interactie van het vat met gas en de aarde
4) de actie op het schip met het gas van externe krachten

2. De interne energie van een lichaam hangt af van:

A) lichaamsgewicht:
B) de positie van het lichaam ten opzichte van het aardoppervlak
B) de snelheid van het lichaam (bij afwezigheid van wrijving)

Goed 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) de positie van het lichaam ten opzichte van het aardoppervlak

Goed 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) verhogingen voor gassen, voor vaste stoffen en vloeibare lichamen verandert niet
4) verandert niet voor gassen, verhogingen voor vaste stoffen en vloeistoffen

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

1) verwarmen in heet water
2) onderdompelen in water van dezelfde temperatuur
3) laat het met een bepaalde snelheid bewegen
4) stijg boven het aardoppervlak uit

6. Een 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 een tafel is:

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 een heet onderdeel in koud water is ondergedompeld, wordt de interne energie

1) beide delen en water zullen toenemen
2) beide delen en water zullen afnemen
3) Delen zullen afnemen terwijl het water zal toenemen
4) Details zullen toenemen terwijl water zal afnemen

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

1) gelijk aan de interne energie van het 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 op tafel is gegoten, interne energie

1) kopjes en water verhoogd
2) kopjes en water verminderd
3) kopjes verminderd terwijl het water toenam
4) kopjes verhoogd terwijl water afgenomen

10. Lichaamstemperatuur kan worden verhoogd als:

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

Goed 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 verandert de interne energie van de bal, zijn massa en de dichtheid van de substantie van de bal in dit geval? voor elk fysieke hoeveelheid bepalen van de juiste aard van de wijziging. Schrijf in de tabel de geselecteerde nummers voor elke fysieke hoeveelheid. Cijfers in het antwoord mogen worden herhaald.

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

AARD VAN DE 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. Schrijf in de tabel de geselecteerde nummers voor elke fysieke hoeveelheid. Cijfers in het antwoord mogen worden herhaald.

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

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

antwoorden

De interne energie van een lichaam is niet een soort constante. In hetzelfde lichaam kan het veranderen.

Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de interne energie van het lichaam toe, naarmate de gemiddelde snelheid van de moleculen toeneemt.

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

Op deze manier, de interne energie van het lichaam verandert met een verandering in de bewegingssnelheid van moleculen.

Laten we proberen uit te zoeken hoe we de snelheid van de moleculen kunnen verhogen of verlagen. Om dit te doen, doen we het volgende experiment. We bevestigen de dunwandige koperen buis op de standaard (afb. 3). Giet een beetje ether in de tube en sluit de kurk. Vervolgens wikkelen we de buis met een touw en beginnen deze snel eerst in de ene richting en dan in de andere te bewegen. Na een tijdje zal de ether koken en zal de stoom de kurk eruit duwen. De ervaring leert dat de interne energie van de ether is toegenomen: hij is immers opgewarmd en zelfs gekookt.

Rijst. 3. Een toename van de interne energie van het lichaam wanneer je eraan werkt

De toename van de interne energie trad op als gevolg van het werk dat werd gedaan bij het wrijven van de buis met een touw.

Verwarmen van lichamen treedt ook op tijdens stoten, uitstrekken en buigen, d.w.z. tijdens vervorming. De interne energie van het lichaam neemt in alle bovenstaande voorbeelden toe.

Vervolgens, de interne energie van een lichaam kan worden verhoogd door aan het lichaam te werken.

Als het werk door het lichaam zelf wordt gedaan, dan is het intern, energie neemt af.

Laten we het volgende experiment doen.

In een dikwandig glazen vat, afgesloten met een kurk, pompen we lucht door een speciaal gat erin (fig. 4).

Rijst. 4. Vermindering van de interne energie van het lichaam bij werkzaamheden door het lichaam zelf

Na een tijdje zal de kurk uit het vat springen. Op het moment dat de kurk uit het vat springt, ontstaat er mist. Door zijn uiterlijk is de lucht in het vat kouder geworden. De perslucht in het vat duwt de kurk naar buiten en werkt. Hij doet dit werk ten koste van zijn interne energie, die tegelijkertijd afneemt. U kunt de afname van interne energie beoordelen door de lucht in het vat te koelen. Dus, de interne energie van een lichaam kan worden veranderd door werk te doen.

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

Middelen, verandering in interne energie kan niet alleen optreden als gevolg van het doen van werk.

Hoe kan de toename van interne energie in deze gevallen worden verklaard?

Beschouw het volgende voorbeeld.

In glas laten vallen met heet water metalen naald. De kinetische energie van heetwatermoleculen is groter dan de kinetische energie van koude metaaldeeltjes. Heetwatermoleculen zullen bij interactie met koude metaaldeeltjes een deel van hun kinetische energie aan hen overdragen. Hierdoor zal de energie van watermoleculen gemiddeld afnemen, terwijl de energie van metaaldeeltjes zal toenemen. De temperatuur van het water zal afnemen en de temperatuur van de metalen spaak zal geleidelijk toenemen. Na een tijdje zullen hun temperaturen gelijk worden. Deze ervaring toont de verandering in de interne energie van lichamen aan.

Dus, 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 wordt warmteoverdracht genoemd.

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

Wanneer de temperaturen van de lichamen gelijk worden, stopt de warmteoverdracht.

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

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

Vragen

1. Beschrijf met behulp van figuur 3 hoe de interne energie van een lichaam verandert wanneer er aan wordt gewerkt.
2. Beschrijf een experiment dat aantoont dat een lichaam arbeid kan verrichten door interne energie.
3. Geef voorbeelden van veranderingen in de interne energie van een lichaam door middel van warmteoverdracht.
4. Verklaar, aan de hand van de moleculaire structuur van een stof, het verhitten van een breinaald gedompeld in heet water.
5. Wat is warmteoverdracht?
6. Wat zijn twee manieren om de interne energie van een lichaam te veranderen?

Oefening 2

1. De wrijvingskracht werkt op het lichaam. Verandert dit de interne energie van het lichaam? Aan welke tekenen kan men dit beoordelen?
2. Als je snel naar beneden gaat, worden je handen heet. Leg uit waarom dit gebeurt.

Oefening

Plaats een munt op een stuk triplex of houten bord. Druk de munt tegen het bord en beweeg hem snel in de ene of de andere richting. Merk op hoe vaak je de munt moet verplaatsen om hem warm, heet te maken. Maak een conclusie over de relatie tussen het verrichte werk en de toename van de interne energie van het lichaam.

TEMPERATUUR EN HAAR METING.

[V]=J. Q=DU.

THERMISCHE PROCESSEN.

smelten en kristalliseren.

Dezelfde stof kan zich onder bepaalde omstandigheden in vaste, vloeibare en gasvormige toestand bevinden, aggregaat genoemd.

DE OVERGANG VAN VASTE NAAR VLOEIBARE STAAT WORDT Smelten genoemd. Smelten vindt plaats bij een temperatuur die het smeltpunt wordt genoemd. De smeltpunten van stoffen zijn verschillend, omdat hun structuur is anders. Smeltpunt - tabelwaarde. Tijdens het smeltproces verandert de temperatuur niet, omdat: warmte-inbreng wordt gebruikt om te vernietigen kristalrooster stevig lichaam.

DE HOEVEELHEID WARMTE DIE NODIG IS OM 1 KG VAN EEN VASTE STOF, OPGENOMEN BIJ DE SMELTEMPERATUUR, IN EEN VLOEISTOF VAN DEZELFDE TEMPERATUUR TE TRANSFORMEREN, WORDT DE SPECIFIEKE Smeltwarmte genoemd. [l]=J/kg.

KRISTALLISERING IS HET PROCES VAN OVERGANG VAN EEN STOF VAN EEN VLOEIBARE STAAT NAAR EEN VASTE STOF. Het smeltpunt van een stof is gelijk aan de kristallisatietemperatuur. Net als bij het smeltproces verandert de temperatuur niet tijdens de kristallisatie, omdat: tijdens kristallisatie komt de warmte vrij die ooit werd besteed aan 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 geïntroduceerd.

Verdamping en condensatie.

VERDAMPING IS HET PROCES VAN DE OVERGANG VAN EEN STOF VAN EEN VLOEISTOF NAAR EEN GASTAAT. Vloeibare moleculen trekken elkaar aan, dus alleen de snelste moleculen met hoge kinetische energie kunnen uit de vloeistof vliegen. Als er geen warmtetoevoer is, neemt de temperatuur van de verdampende vloeistof af. De verdampingssnelheid hangt af van de temperatuur van de vloeistof, het oppervlak, het type vloeistof en de aanwezigheid van wind over het oppervlak.

CONDENSATIE IS DE TRANSFORMATIE VAN EEN 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 aan de onderkant en de wanden van het vat wordt verwarmd, begint de afgifte van in de vloeistof opgeloste lucht. In deze bubbels verdampt de vloeistof. Onder invloed van de Archimedische kracht breken de bellen los van de wanden van het vat en drijven ze omhoog. Ze vallen in de nog onverwarmde vloeistof, de damp condenseert. De bubbels vallen in elkaar. Tegelijkertijd is een karakteristiek geluid te horen.

Wanneer de vloeistof wordt verwarmd, stopt de condensatie van damp in de bellen. En de dampbel, die groter wordt door voortdurende verdamping, bereikt het oppervlak van de vloeistof, barst open en laat de daarin aanwezige damp in de atmosfeer vrij. De vloeistof kookt. KOKEN IS EEN VERDAMPING DIE OPtrad OVER HET GEHELE VOLUME VAN DE VLOEISTOF . Koken vindt plaats bij een temperatuur die het kookpunt wordt genoemd en die afhangt van het type vloeistof en de druk boven het oppervlak. Wanneer de externe druk afneemt, neemt het kookpunt van een vloeistof af. Tijdens het kookproces blijft de temperatuur van de vloeistof namelijk constant. de input-energie wordt besteed aan het overwinnen van de wederzijdse aantrekkingskracht van vloeibare moleculen.

DE HOEVEELHEID WARMTE DIE NODIG IS OM 1 KG VLOEISTOF IN STOOM VAN DEZELFDE TEMPERATUUR TE TRANSFORMEREN, WORDT DE SPECIFIEKE WARMTE VAN VERDAMPEN genoemd. [L] = J/kg. De soortelijke verdampingswarmte voor verschillende vloeistoffen is verschillend en de numerieke waarde is een tabelwaarde. Om de hoeveelheid warmte te berekenen die nodig is om een ​​vloeistof te verdampen, specifieke hitte De verdamping van deze vloeistof wordt vermenigvuldigd met de massa van de verdampte vloeistof.

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

Verbranding van de brandstof.

Bij het verbranden van brandstof er is een proces de vorming van koolstofdioxidemoleculen uit brandstofkoolstofatomen en zuurstofatomen atmosferische lucht. Dit oxidatieproces gaat gepaard met het vrijkomen van een grote hoeveelheid warmte. Karakteriseren verschillende soorten brandstof wordt geïntroduceerd SPECIFIEKE WARMTE VAN BRANDSTOFVERBRANDING - DE HOEVEELHEID WARMTE DIE ONTSTAAN 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 de brandstof, is het noodzakelijk om de soortelijke verbrandingswarmte van de brandstof te vermenigvuldigen met de massa van de brandstof.

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

Wet van Coulomb.

Een puntlading is een lading die zich op een lichaam bevindt en waarvan de grootte en vorm onder bepaalde omstandigheden kunnen worden verwaarloosd. De wet van interactie van onbeweeglijke puntladingen werd experimenteel gevonden met behulp van torsiebalansen door Sh. Coulomb in 1785.

De torsiebalans is een licht isolerende balk met kleine geleidende balletjes aan de uiteinden, waarvan er één niet deelneemt aan het experiment, maar alleen als tegengewicht dient. De rocker is opgehangen aan een dunne elastische draad. Door het deksel van het apparaat wordt een derde identieke geladen bal naar binnen gelaten. Een van de rockerballen wordt aangetrokken door de ingebrachte bal. In dit geval wordt de lading tussen hen in tweeën gedeeld, d.w.z. op de ballen staan ​​ladingen met dezelfde naam van dezelfde grootte. De ballen zullen van elkaar afketsen. De kracht van interactie tussen de ballen wordt gemeten door de draaihoek van de draad. De grootte van de lading kan worden gewijzigd door de derde bal van het apparaat te verwijderen en de lading ervan te verwijderen. Na introductie in het apparaat en een nieuwe scheiding van ladingen, blijft de helft van de initiële lading op de ballen. Door de grootte van de ladingen en de afstand ertussen te veranderen, ontdekte Coulomb dat: DE KRACHT VAN INTERACTIE VAN PUNTSLADEN IS RECHTSTREEKS EVENREDIG AAN DE LAADMODULES EN IS EVENREDIG EVENREDIG AAN HET VIERKANTE 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 gevonden dat de kracht van interactie tussen ladingen in vacuüm groter is dan in welk diëlektrisch medium dan ook. De waarde die aangeeft hoe vaak de interactiekracht van ladingen in een vacuüm groter is dan in een bepaald medium, wordt de permittiviteit van het medium genoemd. De diëlektrische constante van het medium is een tabelwaarde.

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

Er is experimenteel vastgesteld dat de evenredigheidscoëfficiënt in de wet van Coulomb k \u003d 9 * 1O 9 Nm 2 /C 2 de kracht is waarmee twee puntladingen van elk 1 C op een afstand van 1 m in vacuüm zouden interageren.

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

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

WET VAN OHM VOOR EEN KETENSECTIE.

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

Wanneer verschillende verbruikers op hetzelfde elektrische circuit zijn aangesloten, is de stroomsterkte daarin verschillend. Dit betekent dat verschillende verbruikers op verschillende manieren de doorgang van elektrische stroom door hen verhinderen. EEN FYSIEKE HOEVEELHEID DIE HET VERMOGEN VAN EEN GELEIDER KENMERKT OM TE VOORKOMEN DAT DE ELEKTRISCHE STROOM DOOR HAAR DOORGAAT, WORDT ELEKTRISCHE WEERSTAND GENOEMD . De weerstand van een gegeven geleider is een constante waarde bij een constante temperatuur. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de weerstand van metalen toe, terwijl die van vloeistoffen afneemt. [R] = Ohm. 1 Ohm is de weerstand van zo'n geleider, waardoor een stroom van 1 A vloeit met aan de uiteinden een potentiaalverschil van 1 V. De meest gebruikte metalen geleiders. De stroomdragers daarin zijn vrije elektronen. Wanneer ze langs een geleider bewegen, interageren ze met de positieve ionen van het kristalrooster, waardoor ze een deel van hun energie krijgen en snelheid verliezen. Gebruik de weerstandsbox om de gewenste weerstand te verkrijgen. Een weerstandsdoos is een set draadspoelen met bekende weerstanden die in de gewenste combinatie in de schakeling kunnen worden opgenomen.

Ohm heeft dat experimenteel gevonden DE HUIDIGE STERKTE IN EEN HOMOGEEN GEDEELTE VAN HET CIRCUIT IS RECHTSTREEKS EVENREDIG AAN HET POTENTILE VERSCHIL AAN DE EINDEN VAN DEZE SECTIE EN IS OEGERE EVENREDIG AAN DE WEERSTAND VAN DEZE SECTIE.

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

Inclusief geleiders van verschillende lengtes, verschillende doorsneden, gemaakt van verschillende materialen, was gevonden: DE WEERSTAND VAN EEN GELEIDER IS RECHTSTREEKS EVENREDIG AAN DE LENGTE VAN DE GELEIDER EN IS EVENREDIG OMKEER MET HET DOORSNEDEN VAN DE DRUIS. DE WEERSTAND VAN EEN KUBUS MET EEN RAND VAN 1 METER, GEMAAKT VAN EEN STOF, INDIEN DE STROOM SCHORT OP DE TEGENOVERGESTELDE GEZICHTEN, WORDT DE SPECIFIEKE WEERSTAND VAN DEZE STOF GENOEMD . [r] \u003d Ohm m. Vaak wordt een niet-systemische eenheid van soortelijke weerstand gebruikt - de weerstand van een geleider met een dwarsdoorsnede van 1 mm 2 en een lengte van 1 m. [r] \ u003d Ohm mm 2 / m.

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

De werking van schuif- en stapreostaten is gebaseerd op de afhankelijkheid van de geleiderweerstand van zijn lengte. De schuifregelaar is een keramische cilinder met een nikkeldraad eromheen gewikkeld. De verbinding van de regelweerstand met het circuit wordt uitgevoerd met behulp van een schuifregelaar, die een grotere of kleinere lengte van de wikkeling in het circuit omvat. De draad is bedekt met een schaallaag, die de windingen van elkaar isoleert.

A) SERIE EN PARALLELLE VERBINDING VAN CONSUMENTEN.

Vaak zijn er meerdere stroomverbruikers in het elektrische circuit opgenomen. Dit komt doordat het niet rationeel is om elke consument zijn eigen stroombron te laten hebben. Er zijn twee manieren om consumenten aan te zetten: serie en parallel, en hun combinaties in de vorm van een gemengde verbinding.

a) Seriële aansluiting van verbruikers.

Bij serieschakeling vormen verbruikers een doorlopende keten waarin verbruikers na elkaar worden geschakeld. Bij een serieschakeling zijn er geen aftakkingen van de aansluitdraden. Beschouw voor de eenvoud een keten van twee in serie geschakelde verbruikers. Een elektrische lading die door een van de verbruikers is gegaan, gaat ook door de tweede, want. in de geleider die consumenten verbindt, kan er geen verdwijning, optreden en accumulatie van ladingen zijn. q=q1 =q2 . Door de verkregen vergelijking te delen door de tijd van stroomdoorgang door het circuit, krijgen 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 van het verplaatsen van een enkele positieve lading door de verbinding bestaat uit het verplaatsen van deze lading door al zijn secties. Die. V \u003d V 1 + V 2 (2).

Het totale potentiaalverschil over in serie geschakelde verbruikers is gelijk aan de som van de potentiaalverschillen over verbruikers.

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

B) Parallelschakeling van verbruikers.

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

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

Overeenkomstig de definitie van potentiaalverschil V=V 1 =V 2 (2).

Volgens de wet van Ohm voor een deel van het circuit, vervangen we de stroomsterkten in vergelijking (1) door de verhouding van het potentiaalverschil tot de weerstand. We krijgen: V / R \u003d V / R 1 + V / R 2. Na reductie: 1/R=1/R 1 +1/R 2 ,

die. de reciproke van de weerstand van een parallelle verbinding is gelijk aan de som van de reciproke van de weerstanden van de afzonderlijke takken.

KIRCHHOFF'S REGELS.

Vertakt berekenen elektrische circuits de regels van Kirchhoff toepassen.

Het punt in een circuit waar drie of meer draden elkaar kruisen, wordt een knoop 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 ALGEBRASCHE SOM VAN DE STROMINGEN DIE DOOR DE KNOOP GAAN IS NUL.

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

Vergelijking (2) houdt in dat BIJ HET OVERLEGGEN VAN EEN GESLOTEN CIRCUIT, IS DE ALGEBRASCHE SOM VAN DE SPANNING DALINGEN GELIJK AAN DE ALGEBRASCHE SOM VAN EMV IN DIT CIRCUIT , - (Kirchhoff's tweede regel).

De richting van de contouromleiding 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 van het omzeilen van het circuit. EMF wordt als positief beschouwd als tijdens de bypass langs het circuit de bron van de negatieve naar de positieve pool gaat.

Als de keten m-knopen bevat, kan m - 1 vergelijking worden gemaakt volgens de eerste regel. Elke nieuwe vergelijking moet ten minste één . bevatten nieuw element. Het totale aantal vergelijkingen dat is samengesteld volgens de Kirchhoff-regels moet overeenkomen met het aantal segmenten tussen de knooppunten, d.w.z. met het aantal stromen.

PERMANENTE MAGNETEN.

Verdienen magnetisch veld solenoïde wanneer een ijzeren kern erin wordt geïntroduceerd, is te wijten aan het feit dat ijzer wordt gemagnetiseerd in een magnetisch veld en het magnetische veld, gesuperponeerd op het magnetische veld van de spoel, het versterkt. IJzer behoort tot sterk magnetische materialen, waaronder ook nikkel, kobalt, gadolinium en hun verbindingen. De magnetisatie van de ijzeren kern blijft behouden, zelfs nadat deze van de spoel is verwijderd. Het lichaam dat houdt 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 afstoten, trekken tegengestelde polen elkaar aan. De configuratie van het veld van permanente magneten is gemakkelijk te bestuderen met behulp van ijzervijlsel.

Natuurlijk gemagnetiseerde stukken ijzer of ijzererts werden al in het oude China 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 er niet mee samen, de magnetische noordpool bevindt zich in het gebied van de geografische zuidpool. De positie van de magnetische polen is niet constant. Bovendien suggereert de analyse van de sedimentaire gesteenten van de aarde dat het magnetische veld van de aarde herhaaldelijk van polariteit is veranderd. Het magnetisch veld van de aarde speelt een grote rol voor al het leven erop, omdat. het beschermt ons tegen de stroom van snelle deeltjes die naar de aarde vliegen van ruimte meestal van de zon. Wanneer deze flux verandert, observeert de aarde magnetische stormen- veranderingen op korte termijn in het magnetisch veld van de aarde, waardoor radiocommunicatie wordt verstoord, afwijkingen in de positie van magnetische naalden.

MAGNETISCH GEBIED VAN DE STROOM.

In 1820 ontdekte Oersted dat een magnetische naald naast de geleider waarlangs elektriciteit, wordt zo geroteerd dat 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 een magnetisch veld in zijn omgeving creëert, dat wordt gedetecteerd door een magnetische naald of een andere stroom. -dragende geleider.

Magnetisch veld - een speciaal soort materie gecreëerd door bewegende elektrische ladingen (stroom) en gedetecteerd door de actie op bewegende elektrische ladingen (stroom). Het magnetische veld plant zich voort in de ruimte met de snelheid van het licht. Het neemt af met toenemende afstand tot de stroom die het creëert. Het magnetische veld heeft energie.

Om magnetische velden te bestuderen, worden kleine magnetische naalden gebruikt, waarmee het werd 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 pijlen zich in een magnetisch veld bevinden. Het type magnetische lijnen wordt eenvoudig vastgesteld met behulp van kleine ijzervijlsel, gegoten op karton en in een magnetisch veld gebracht. In dit geval wordt het zaagsel, dat in het veld wordt gemagnetiseerd, in kettingen langs de magnetische lijnen gerangschikt. De richting van deze lijnen wordt genomen als de richting die de noordpool van de magnetische naald zou aangeven.

De magnetische lijnen van een rechtlijnige stroomvoerende geleider zijn cirkels, waarvan het middelpunt de stroomvoerende geleider is. De richting van de lijnen wordt bepaald door de gimlet-regel: als de translatiebeweging van de gimlet (rechterschroef) samenvalt met de richting van de stroom in de geleider, dan is de richting draaiende beweging het handvat van de gimlet valt samen met de richting van de magnetische lijnen.

De magnetische lijnen van een spoel met stroom (solenoïde) zijn gesloten krommen die de windingen van de spoel bedekken. De richting van deze lijnen is eenvoudig te bepalen door de volgende regel: als je de spoel neemt rechter hand 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 aangeven.

Een spoel met stroom is een elektromagneet vergelijkbaar met een strip permanente magneet. Het magnetische veld van de spoel neemt toe met de toename van het aantal windingen en de stroomsterkte erin. Om het magnetische veld te versterken, wordt een ijzeren kern in de spoel gestoken. De plaats waar de magnetische lijnen de spoel verlaten is Noordpool elektromagneet, waar ze binnenkomen - de zuidpool.

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

Een magnetisch veld werkt met een bepaalde kracht op een stroomvoerende geleider die zich daarin bevindt. Deze kracht wordt de ampèrekracht genoemd en is recht evenredig met de lengte van de geleider, de stroomsterkte erin. Het hangt ook af van de grootte van het veld en van de locatie van de geleider. De richting van de kracht van Ampère wordt bepaald door de linkerhandregel: als linkerhand geplaatst in een magnetisch veld zodat de magnetische lijnen de palm van je hand binnenkomen en vier uitgestrekte vingers de richting van de stroom aangeven, dan zal de gebogen duim de richting van de kracht aangeven.

De werking van een magnetisch veld op een stroomvoerende geleider wordt gebruikt in elektromotoren. elektrische motor Gelijkstroom bestaat uit een vast deel - de stator en een beweegbaar deel - de rotor. In de groeven van de stator wordt een spoel geplaatst, die een magnetisch veld creëert. De rotor is een spoel met vele windingen, waaraan de stroom wordt geleverd met behulp van sleepcontacten - borstels. Om het magnetische veld te vergroten, zijn de rotor en stator gemaakt van platen transformatorstaal, geïsoleerd van elkaar. De rotor wordt aangedreven door de Ampere-kracht. Om een ​​constante rotatie te behouden, wordt de richting van de stroom in de rotorwikkeling periodiek gewijzigd met behulp van een collector, in het eenvoudigste geval twee halve ringen die in contact staan ​​met de borstels. Wanneer 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 stroom weer van richting verandert.

Omdat Het rendement van elektromotoren (tot 98%) is veel hoger dan dat van thermische motoren, dan worden elektromotoren veel gebruikt in transport, fabrieken en fabrieken, enz. Elektromotoren zijn compact, vervuilen niet omgeving, gemakkelijk hanteerbaar.

OPTISCHE INSTRUMENTEN.

Camera.

De camera bestaat uit twee hoofdonderdelen: een lichtdichte camera en een lens. In het eenvoudigste geval kan een convergerende lens als objectief dienen. Om ervoor te zorgen dat het beeld over het hele fotoveld van hoge kwaliteit is, zijn de lenzen van moderne camera's complex Systeem lenzen, die over het algemeen de rol van een convergerende lens spelen. De lens van een camera geeft op een fotografische film bedekt met een lichtgevoelige laag een reëel, omgekeerd en in de regel een verkleind beeld van het te fotograferen object. De camera werkt op een dunne lensformule. Om een ​​duidelijk (scherp) beeld van het object te krijgen, is de cameralens beweegbaar gemaakt. Door de lens te bewegen wordt de nodige scherpte van het beeld bereikt. De te fotograferen objecten kunnen tegelijkertijd aan staan verschillende afstanden van de camera. Scherptediepte wordt bereikt doordat het lensvenster gedeeltelijk kan worden geblokkeerd door het diafragma. Hoe kleiner raam de lens, hoe duidelijker de objecten die zich op verschillende afstanden van de camera bevinden in beeld komen.

Bij het fotograferen wordt de cameralens automatisch voor een korte tijd geopend, de belichtingstijd genoemd. Om het beeld zichtbaar te maken wordt de film in een speciale oplossing ontwikkeld en gefixeerd. Het resulterende beeld wordt een negatief genoemd, omdat. het heeft een achteruitrijlichttransmissie. Die plaatsen op de film die vielen meer licht, donkerder en vice versa. Om een ​​fotokaart (positief) te verkrijgen, wordt het resulterende beeld met een fotovergroter op fotopapier geprojecteerd. Het papier wordt vervolgens ontwikkeld en gefixeerd.

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

Fotografie wordt veel gebruikt in wetenschappelijke doeleinden, in technologie, forensisch onderzoek, enz. Het kan ons getuigen maken van historische gebeurtenissen. Artistieke fotografie is wijdverbreid.

projectie apparaat.

Het projectieapparaat wordt gebruikt om een ​​reëel, vergroot, omgekeerd beeld van lichamen op het scherm te krijgen. Als een afbeelding wordt verkregen in doorvallend licht (foto en film, een afbeelding op glas), dan wordt het apparaat een diascoop genoemd, in gereflecteerd licht - een episcoop. Een combinatie van deze apparaten wordt vaak gebruikt - een epidiascoop. De diascoop bestaat uit een lichtbron, een condensor en een objectief. Om de verlichting van het scherm te vergroten, worden vaak één of meerdere spiegels achter de lichtbron geplaatst. De condensor (twee plano-convexe lenzen) stuurt het licht dat van de bron divergeert naar de lens. Het eenvoudigste objectief is een convergerende lens. Het op het scherm af te beelden object wordt tussen de condensor en de lens geplaatst. Beeldhelderheid wordt bereikt door de lens te bewegen.

Fotovergroters, filmoscopen, filmcamera's, overheadprojectoren zijn projectietoestellen.

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 - voorste transparante deel van de sclera; de iris met een gat met variabele diameter erin - de pupil; lens - biconvexe lens; glasachtig lichaam dat het oogvolume vult; netvlies - zenuwuiteinden die informatie doorgeven aan de hersenen. De ruimte tussen het hoornvlies en de lens is gevuld met een waterige vloeistof, die voornamelijk licht breekt. Het oog werkt op een dunne lensformule. Omdat objecten kunnen zich op verschillende afstanden van het oog bevinden, om vervolgens een duidelijk beeld te krijgen, kan de kromming van de lens worden veranderd met behulp van de oogspieren. Het vermogen van het oog om een ​​duidelijk beeld te geven van objecten op verschillende afstanden ervan, wordt accommodatie genoemd. De afstand waarop het oog het mogelijk maakt om zonder veel moeite kleine details van objecten te zien, wordt de afstand van het beste zicht genoemd. Voor een gezond oog is dit 25 cm. De dichtstbijzijnde limiet van accommodatie is ongeveer 12 cm. De scherptediepte wordt bepaald door het gebied van de pupil. Het netvlies bestaat uit staafjes voor zwart-witbeelden en kegels voor kleurenbeelden. Het beeld op het netvlies is echt, verkleind, omgekeerd. Driedimensionaal zicht geeft twee ogen.

Als het door het oog gecreëerde beeld voor het netvlies ligt, wordt het oog bijziend genoemd. Om een ​​voorwerp te onderzoeken, brengt een bijziend persoon het dicht bij de ogen en spant hij de oogspieren sterk aan. Bijziendheid wordt gecorrigeerd door het dragen van een bril met afwijkende glazen. Het verziende oog creëert een beeld achter het netvlies. Verziendheid wordt gecorrigeerd door het dragen van een bril met convergerende glazen. Opgemerkt moet worden dat zowel bijziendheid als verziendheid zullen toenemen als u geen bril gebruikt, omdat. tijdens het werken zullen de oogspieren overbelast raken.

TEMPERATUUR EN HAAR METING.

De studie van thermische verschijnselen moest onvermijdelijk een waarde geven die de mate van verwarming van lichamen kenmerkt - temperatuur. Wanneer lichamen in contact komen, als gevolg van de interactie van moleculen, wordt hun gemiddelde kinetische energie gelijk gemaakt. Temperatuur is een maat 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, d.w.z. van lichamen met een hogere temperatuur tot lichamen met een lagere temperatuur. De temperatuur wordt gemeten met thermometers. Temperatuurmeting is gebaseerd op het tot stand brengen van thermisch evenwicht tussen lichamen die met elkaar in contact worden gebracht. 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). Uitzettend, de vloeistof stijgt door een glazen buis, waaronder zich een schaal bevindt. Vaste punten (d.w.z. punten waarop de temperatuurschaal is gebaseerd) in de internationale praktisch systeem Temperaturen voorgesteld door Celsius 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 100 Gelijke delen. Omdat Omdat de uitzetting van een vloeistof in verschillende temperatuurbereiken anders is, garandeert een vloeistofthermometer de juiste meting van alleen referentietemperaturen. Gasthermometers, die de afhankelijkheid van het gasvolume van de temperatuur bij constante druk of de afhankelijkheid van de gasdruk van de temperatuur bij constant volume gebruiken, zijn nauwkeuriger. Thermometers kunnen ook de afhankelijkheid gebruiken elektrische weerstand geleiders en halfgeleiders op temperatuur.

INTERNE ENERGIE EN MANIEREN VAN HAAR VERANDERING.

Elk lichaam is opgebouwd uit een enorm aantal moleculen. De moleculen van lichamen zijn constant in beweging, 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 DE KINETISCHE EN POTENTILE ENERGIE VAN DE MOLECULEN DIE HET LICHAAM SAMENSTELLEN, WORDT DE INTERNE ENERGIE genoemd. [U]=J. De interne energie omvat ook de energie van de deeltjes waaruit de 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 hun kinetische energie. Wanneer een lichaam wordt verwarmd, neemt het volume toe, veranderen de afstanden tussen moleculen en daardoor verandert ook de potentiële energie van hun interactie. Veranderingen in interne energie kunnen worden beoordeeld aan de hand van veranderingen in lichaamstemperatuur. Naarmate de temperatuur van een lichaam stijgt, neemt de interne energie toe.

Interne energie kan op twee fundamenteel verschillende manieren worden veranderd.

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

2. Interne energie kan ook worden veranderd door warmteoverdracht. WARMTE-OVERDRACHT, OF WARMTE-OVERDRACHT, IS HET PROCES VAN HET VERANDEREN VAN DE INTERNE ENERGIE ZONDER WERK TE DOEN. Een waterkoker die op een heet fornuis staat, krijgt dus energie door warmteoverdracht.

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

De maat voor de overgedragen thermische energie tijdens warmteoverdracht is DE HOEVEELHEID WARMTE - DAT DEEL VAN DE INTERNE ENERGIE DAT HET LICHAAM ONTVANGT OF AFgeeft TIJDENS DE WARMTEOVERDRACHT. [V]=J. Q=DU.

THERMISCHE PROCESSEN.

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

Laten we een experiment doen. We bevestigen een dunwandige koperen buis op de standaard. Giet er een beetje ether in en sluit het goed af met een kurk. Nu wikkelen we de pijp met een touw en beginnen de pijp ermee 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 kookt en de resulterende damp de kurk naar buiten duwt (Fig. 60).

Deze ervaring laat zien dat de interne energie van het lichaam kan worden veranderd door aan het lichaam te werken, met name door wrijving.

Door de interne energie van een stuk hout door wrijving te veranderen, maakten onze voorouders vuur. De ontstekingstemperatuur van hout is 250 °C. Daarom, om vuur te krijgen, moet je het ene stuk hout over het andere wrijven totdat hun temperatuur deze waarde bereikt. Is het makkelijk? Toen de helden van Jules Verne's roman "The Mysterious Island" op deze manier vuur probeerden te maken, slaagden ze daar niet in.

"Als de energie die Neb en Pencroff besteedden in warmte zou kunnen worden omgezet, zou het waarschijnlijk voldoende zijn om de ketel van een oceaanstomer te verwarmen. Maar het resultaat van hun inspanningen was nul. Stukken hout werden echter opgewarmd, maar veel minder dan de deelnemers zelf deze operatie.

Na een uur werken was Pencroff onder het zweet en gooide boos de stukken hout weg en zei:
'Vertel me niet dat wilden op deze manier vuur maken!' Ik geloof liever dat het in de zomer sneeuwt. Het is misschien gemakkelijker om je eigen handpalmen te verlichten door ze tegen elkaar te wrijven.

De reden voor hun mislukking was dat het vuur niet gemaakt moest worden door simpelweg het ene stuk hout tegen het andere te wrijven, maar door met een puntige stok in een plank te boren (afb. 61). Dan is het met een zekere vaardigheid mogelijk om de temperatuur in het nest van de stok in 1 s met 20 ° C te verhogen. En het duurt slechts 250/20=12,5 seconden om de stick op het punt van branden te brengen!

Veel mensen in onze tijd "produceren" vuur door wrijving - door lucifers tegen te wrijven Luciferdoosje. Hoe lang zijn er wedstrijden geweest? De productie van de eerste (fosfor)lucifers begon in de jaren dertig van de vorige eeuw. 19e eeuw Fosfor ontbrandt bij vrij lage verwarming - slechts tot 60 °C. Daarom was het voldoende om een ​​fosforlucifer aan te steken op bijna elk oppervlak (beginnend bij de dichtstbijzijnde muur en eindigend met de bootleg). Deze lucifers waren echter zeer gevaarlijk: ze waren giftig en veroorzaakten door de gemakkelijke ontsteking vaak brand. Veiligheidslucifers (die we vandaag de dag nog steeds gebruiken) werden uitgevonden in 1855 in Zweden (vandaar hun naam "Zweedse lucifers"). De fosfor in deze lucifers is vervangen door andere brandbare stoffen.

Zo kan wrijving de temperatuur van een stof verhogen. Werken aan het lichaam(bijvoorbeeld met een hamer op een stuk lood slaan, een draad buigen en losmaken, het ene object over het oppervlak van het andere verplaatsen of een gas in een cilinder samendrukken met een zuiger), we verhogen zijn interne energie. Als het lichaam zelf het werk doet" (vanwege zijn interne energie), dan neemt de interne energie van het lichaam af en koelt het lichaam af.

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

De interne energie van het lichaam kan worden veranderd zonder werk te doen. Het kan bijvoorbeeld worden verhoogd door een ketel water op het fornuis te verwarmen of door een lepel in een glas hete thee te laten zakken. De haard waarin het vuur wordt ontstoken, het dak van het huis verlicht door de zon, enz. Een verhoging van de temperatuur van lichamen betekent in al deze gevallen een toename van hun interne energie, maar deze toename vindt plaats zonder werk te doen .

De verandering in de interne energie van een lichaam zonder arbeid te verrichten heet warmte uitwisseling. Warmteoverdracht vindt plaats tussen lichamen (of delen van hetzelfde lichaam) die verschillende temperaturen hebben.

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 deeltjes van het metaal waaruit de lepel is gemaakt. Maar op die plaatsen waar de lepel in contact komt met water, beginnen de heetwatermoleculen een deel van hun kinetische energie over te dragen aan de deeltjes van de lepel, en beginnen ze sneller te bewegen. In dit geval neemt de kinetische energie van watermoleculen af ​​en neemt de kinetische energie van de deeltjes van de lepel toe. Samen met de energie verandert ook de temperatuur: het water koelt geleidelijk af en de lepel warmt op. De verandering in hun temperatuur vindt plaats totdat deze hetzelfde wordt voor zowel het water als de lepel.

Een deel van de interne energie die tijdens warmteoverdracht van het ene lichaam naar het andere wordt overgedragen, wordt aangeduid met een letter en wordt genoemd hoeveelheid warmte.
Q is de hoeveelheid warmte.

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

Wanneer lichamen met verschillende temperaturen met elkaar in contact komen, geeft het warmere lichaam een ​​bepaalde hoeveelheid warmte af, en het koudere lichaam ontvangt het.

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 perfect werk A, en bij het implementeren van de tweede, met een hoeveelheid die gelijk is aan de hoeveelheid overgedragen warmte Q

Interessant is dat beide overwogen methoden tot exact dezelfde resultaten kunnen leiden. Daarom is het volgens het eindresultaat onmogelijk om te bepalen welke van deze methoden het is bereikt. Dus als we een verwarmde stalen naald van de tafel nemen, kunnen we niet zeggen op welke manier deze werd verwarmd - door wrijving of door 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 het lichaam door eraan te werken. 3. Geef voorbeelden van de toename en afname van de interne energie van het lichaam als gevolg van warmteoverdracht. 4. Wat is de hoeveelheid warmte? Hoe is het aangewezen? 5. In welke eenheden wordt de hoeveelheid warmte gemeten? 6. Op welke manieren kan vuur worden gemaakt? 7. Wanneer begon de productie van lucifers?

Druk een munt of stuk folie tegen karton of een soort bord. Nadat je eerst 10, dan 20, enz. bewegingen in de ene of de andere richting hebt gemaakt, merk je op wat er gebeurt met de temperatuur van de lichamen tijdens het wrijvingsproces. Hoe hangt de verandering in de interne energie van een lichaam af van de hoeveelheid werk die gedaan wordt?

Ingezonden door lezers van internetsites

Gratis elektronische edities, natuurkundebibliotheek, natuurkundelessen, natuurkundeprogramma, samenvattingen van natuurkundelessen, natuurkundehandboeken, kant-en-klaar huiswerk

Inhoud van de les les samenvatting ondersteuning frame les presentatie versnellingsmethoden interactieve technologieën Oefening opdrachten en oefeningen zelfonderzoek workshops, trainingen, cases, speurtochten huiswerk discussievragen retorische vragen van leerlingen Illustraties audio, videoclips en multimedia foto's, afbeeldingen grafieken, tabellen, schema's humor, anekdotes, grappen, stripverhalen, spreuken, kruiswoordpuzzels, citaten Add-ons samenvattingen artikelen fiches voor nieuwsgierige spiekbriefjes studieboeken basis- en aanvullende woordenlijst andere Leerboeken en lessen verbeterenfouten in het leerboek corrigeren een fragment in het leerboek bijwerken elementen van innovatie in de les vervangen van verouderde kennis door nieuwe Alleen voor docenten perfecte lessen kalenderplan voor het jaar richtlijnen discussieprogramma's Geïntegreerde lessen