§ 7. Зміна внутрішньої енергії при виконанні роботи.

Тут ти дізнаєшся, що виконуючи роботу, можна змінювати внутрішню енергію речовини; що зміна внутрішньої енергії дорівнює виконаній роботі.

Потремо руку об руку, і ми відчуємо сильне нагрівання шкіри. Візьмемо відрізок металевого дроту і почнемо його згинати і розгинати. Якщо торкнемося місця згину, то відчуємо, що він нагрівся. Збільшення температури в кожному випадку свідчить про збільшення внутрішньої енергії.

Покладемо в прозорий цилінр з поршнем ватку, змочену бензином. Натиснувши різко на поршень, побачимо яскравий спалах внаслідок загоряння парів бензину. Очевидно, що пари загорілися внаслідок підвищення температури газів. Отже, при стиску газу і виконанні певної роботи внутрішня енергія газу збільшилася.

Візьмемо скляну колбу, наллємо в неї декілька крапель води і закриємо корком з трубкою. Приєднаємо до трубки насос і почнемо накачувати повітря в колбу. При деякому тиску корок вилетить з колби, а в ній утвориться добре помітний туман (мал. 23), який утворюється з водяної пари при охолодженні,

З досліду можна зробити висновок, що внаслідок вилітання корка з колби, при якому була виконана певна робота, температура повітря в ній зменшилася. Отже, в цьому випадку зменшилася і внутрішня енергія повітря в колбі.

Будь-яке виконання роботи приводить до зміни внутрішньої енергії. Якщо робота виконується над тілом (натирання, згинання, стиснення), то його внутрішня енергія збільшується (мал. 25). Свідченням цього буда підвищення темпера-

тури.

Якщо ж роботу виконує речовина (стиснена, деформована), то внутрішня енергія речовини зменшується. Зменшується і температура.

Якщо речовина добре ізольована від навколишнього середовища, то зміна внутрішньої енергії з великою мірою точності дорівнює виконаній роботі. Таку закономірність експериментально, встановив англійський фізик Д. Джоуль.

Екскурсія в історію.

У часи зародження фізики як науки вчені ще не мали достатніх знань, щоб пояснити поступове нагрівання різних тіл. Тому користувалися поняттям невагомої, усепроннк-ної теплової рідини - «теплецю·. Це було зручним і досить продуктивним уявленням. Адже теплець з вогню переливався в металеву спицю, протікав нею і досягав крайнього кінця, наче рідина в трубі.

Для нагрівання більших тіл на певну кількість градусів, як і для наповнення рідиною посуду більшої ємності, потрібна була більша кількість теплецю. Поняттям теплецю перестали користуватися після ретельного вивчення внутрішньої будови речовини та після того, як англійський фізик Д. П. Джоуль установив еквівалентність теплоти і роботи. Це означає, що внутрішню енергію тіла можна змінити в рівній мірі як при нагріванні чи охолодженні, так і при виконанні роботи. Тому для вимірювання кількості теплоти і роботи чи енергії застосовують однакові одиниці - джоулі.

Установка Д. Джоуля складалася з те-плоізольованої посудини - калориметра - та системи металевих лопаток, насаджених на вертикальну вісь. На вісь намотувалася нитка, до якої підвішувалися важки. Для спостереженням за температурою води служив термометр, опущений у воду через отвір в кришці. Важки під дією сили тяжіння опускалися і через нитку обертали вісь з лопатками (мал. 25), які перемішували воду. Роботу, яка виконувалася в ході досліду, легко

було розрахувати, знаючи, що вона дорівнює mgh (мал. 26). Зміна внутрішньої енергії розраховувалася за зміною температури.

Прочитай і з'ясуй, що ти знаєш.

1.    Які досліди свідчать про зміну внутрішньої енергії при виконанні роботи?

2.    Як змінюється внутрішня енергія газу, коли його

стискають?

3. Як змінюється внутрішня енергія газу, коли він розширюється?

4.Чи однаковою буде температура газованої рідини в закритій пляшці, і в такій же пляшці, щойно відкупореній?

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Савченко