Изменение внутренней энергии при совершении работы
Ты уже знаешь, что один из двух способов изменить внутреннюю энергию — совершение работы. Разберём этот способ детальнее: с какими знаками он работает и на конкретных количественных примерах.
Правило знаков
ПРАВИЛО
Если работа совершается НАД телом (внешние силы сжимают, деформируют, трут его) — внутренняя энергия тела увеличивается. Если тело само совершает работу над окружающими телами (расширяется, толкает что-то) — его внутренняя энергия уменьшается.
Примеры увеличения внутренней энергии работой
| Пример | Что происходит |
|---|---|
| Накачивание велосипедного насоса | сжатие воздуха повышает его внутреннюю энергию — насос нагревается |
| Удар молотком по гвоздю | часть механической энергии удара переходит во внутреннюю энергию гвоздя |
| Трение ладоней друг о друга | работа против силы трения повышает внутреннюю энергию кожи |
Пример уменьшения внутренней энергии работой
Когда сжатый газ в баллончике дезодоранта резко выходит наружу и расширяется, он совершает работу, раздвигая окружающий воздух. На эту работу тратится часть его собственной внутренней энергии, поэтому струя газа заметно охлаждается — это можно почувствовать рукой.
Краткий итог
ГЛАВНОЕ
Работа, совершённая НАД телом, увеличивает его внутреннюю энергию (сжатие, трение, удар). Работа, совершённая телом над окружением, уменьшает его внутреннюю энергию (расширение газа). Оба случая наблюдаются как нагревание или охлаждение без всякой теплопередачи.
Вопросы и ответы
Твоё усилие тратится лишь на открытие маленького клапана — это ничтожно мало по сравнению с работой, которую совершает сам расширяющийся сжатый газ, вырываясь наружу. Именно РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ГАЗ совершает работу против атмосферы, теряя при этом свою внутреннюю энергию и охлаждаясь.
Нет, необязательно поровну — распределение зависит от того, как именно деформируются и трутся оба тела при ударе. На практике заметнее всего нагревается именно гвоздь, поскольку он деформируется сильнее и принимает на себя основную часть механической работы удара.
Да, напрямую — именно расширение горячих газов после сгорания топлива совершает работу, толкая поршень двигателя, теряя при этом часть своей внутренней энергии. Это тот же самый физический принцип, что и с баллончиком, только используемый целенаправленно для полезной механической работы.
Оцените урок:


