Внутренняя энергия воды: Равна ли внутренняя энергия воды массой 1 кг при температуре 100 градусов целсия внутренней энергии…

Внутренняя энергия — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

При безветрии плотность водяного пара над поверхностью травы или ткани больше, чем при ветре: испарение замедляется. Испарение происходит за счет уменьшения внутренней энергии воды, охлаждающейся при атом сильнее, если она находится на открытом воздухе. У человека, вышедшего из воды, ощущение холода вызывается усиленным расходом внутренней энергии на испарение воды с поверхности тела; при ветре испарение происходит более интенсивно. При дожде площадь испарения для данной массы распыленной дождевой воды очень велика, а энергия заимствуется также иэ окружающего воздуха. В сильную жару выделение пота и его испарение предохраняет организм человека от перегрева. В болотистых ( я вообще сырых) местностях плотность водяного пара в воздухе больше, чем в сухих, в испарение пота происходят медленнее. Испарение воды снижает температуру горящего тела настолько, что реакция горения прекращается; кромеjoro, пар обволакивает горящее-тело и прекращает доступ к нему кислорода. Кипяток, так как он превращается в пар быстрее, чем холодная вода. В газонаполненной лампе распыление нити происходит медленнее, чем в пустотной. Отрезок ВС изображает, процесс конденсации пара; отрезки АВ, CM, KL и О-изменения температуры пара, конденсата, калориметра и находившейся в нем первоначально воды. Отрезки be, Ob, cm, 01, On на оси OQ-количества тепла, полученные или отданные при этих процессах.
 [16]

Однако осуществить процесс самопроизвольного вращения мешалки за счет использования внутренней энергии воды, разумеется, невозможно.
 [17]

Конечное положение уровня воды в сосуде для рассматриваемого случая ag показано на рис. 14.1, в. На основании закона сохранения энергии можно утверждать, что увеличение внутренней энергии воды равно убыли ее потенциальной энергии в эффективном поле тяжести gV при переходе из начального состояния в конечное. Из рис. 14.1, в видно, что перемещение воды в сосуде в конечном счете свелось к тому, что часть жидкости в объеме, обозначенном Л, перешла в положение В. Теперь убыль потенциальной энергии воды вычисляется элементарно.
 [18]

Из последнего уравнения видно, что теплота парообразования состоит из двух частей. Большая часть, равная и — и, затрачивается на увеличение внутренней энергии воды и пара.
 [19]

Для воды в интервале давлений 0 1 — 200 ата величина внешней теплоты парообразования незначительна и составляет лишь 6 — 15 % от величины внутренней теплоты парообразования. Это значит, что в процессе парообразования подводимая теплота расходуется в основном на увеличение внутренней энергии воды.
 [20]

Заметим, что поглощенная водой в рассмотренном процессе теплота равна приблизительно q 100 кг-кал. Часть этой теплоты затрачивается на работу против внешнего давления, другая же увеличивает собой запас внутренней энергии воды. Первая часть сравнительно очень мала; поэтому можно считать, что вся теплота q идет на приращение внутренней энергии воды.
 [21]

Влажная ткапь омывается потоком влажного воздуха, и если гри этом температура воды выше температуры воздуха, то тепловой поток и поток влаги ( массы вещества) направлены от воды к воздуху. Температура коды будет понижаться: во-первых, вследствие разности температур вода теряет явную теплоту; во-вторых, происходит испарение воды с поверхности батиста, на что расходуется внутренняя энергия воды, разная теплоте парообразования, вода теряет скрытую теплоту.
 [22]

Температура сосуда со льдом и водой, внесенного в теплую комнату, держится на 0 С до тех пор, пока весь лед не растает, и только после этого она повышается. В это время к смеси лед-вода притекает теплота и, следовательно, внутренняя энергия этой смеси увеличивается. Отсюда мы должны сделать вывод, что внутренняя энергия воды при 0 С больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Так как кинетическая энергия молекул воды при 0 С и льда при 0 С одна и та же, то изменение внутренней энергии при плавлении является следствием изменения потенциальной энергии молекул. Итак, переход тела из твердого в жидкое состояние при определенной температуре называется плавлением. Количество тепла, необходимое для превращения 1 кг твердого вещества при постоянной температуре в жидкое состояние, называется скрытой теплотой плавления, или просто теплотой плавления.
 [23]

Мы видели, что сосуд со льдом и водой, внесенный в теплую комнату, не нагревается до тех пор, пока весь лед не растает. При этом из льда при 0 С получается вода при той же температуре. Отсюда мы должны сделать вывод, что внутренняя энергия воды при 0 С больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Так как кинетическая энергия молекул воды при 0 С и льда при 0 С одна и та же, то изменение внутренней энергии при плавлении является изменением потенциальной энергии молекул.
 [24]

Мы видели, что сосуд m льдом и водой, внесенный в теплую комнату, не нагревается до тех пор, пока весь лед не растает. При этом из льда при 0 С получается вода при той же температуре. Отсюда мы должны сделать вывод, что внутренняя энергия воды при 0 С больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Так как кинетическая энергия молекул воды при 0 С и лвда при 0 С одна и та же, то изменение внутренней энергии при плавлении является изменением потенциальной энергии молекул.
 [25]

Мы видели, что сосуд со льдом и водой, внесенный в теплую комнату, не нагревается до тех пор, пока весь лед не растает. При этом из льда при 0 С получается вода при той же температуре. Отсюда мы должны сделать вывод, что внутренняя энергия воды при 0 С больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Так как кинетическая энергия молекул воды при 0 С и льда при 0 С одна и та же, то изменение внутренней энергии при плавлении является изменением потенциальной энергии молекул.
 [26]

Заметим, что поглощенная водой в рассмотренном процессе теплота равна приблизительно q 100 кг-кал. Часть этой теплоты затрачивается на работу против внешнего давления, другая же увеличивает собой запас внутренней энергии воды. Первая часть сравнительно очень мала; поэтому можно считать, что вся теплота q идет на приращение внутренней энергии воды.
 [27]

В одинаковые сосуды с равными массами и равной температурой воды погрузили свинцовый и оловянный шары, у которых одинаковые массы и температуры. Одинаково ли изменилась внутренняя энергия воды в сосудах. Одинаковое ли количество теплоты передали шары воде и сосудам.
 [28]

Примерно таким образом граф Румфорд в 1799 г. проводил свой знаменитый опыт, показывающий превращение работы в теплоту при сверлении пушек. Внутренняя энергия воды ( обозначим ее U) возрастала при этом от С / 1 до С / 2 — Затем вода остывала снова до температуры 7, отдавая энергию в форме теплоты Q окружающей среде. Если охладить воду до прежней температуры, то ее внутренняя энергия остается такой же, как и вначале; количества теплоты Q и работы L будут равны. Если же охладить воду до какой-либо промежуточной температуры Гз, более высокой, чем 7, то количество отводимой теплоты будет меньше, так как часть подведенной энергии остается в виде прироста At / внутренней энергии воды.
 [29]

При этом было сожжено 7 0 10 3 кг спирта. Удельная теплота испарения воды при 273 К равна 2 49 МДж / кг, удельная теплота плавления льда 0 33 МДж / кг. При изготовлении льда в холодильнике вода за 5 мин остыла от 277 до 273 К и еще через 100 мин превратилась в лед. Считать, что уменьшение внутренней энергии воды пропорционально времени. Какое количество теплоты нужно сообщить стальному рельсу площадью поперечного сечения 20 0 см2, чтобы он удлинился на 6 0 мм.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии – FIZI4KA

ОГЭ 2018 по физике ›

1. Существуют два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная. Кинетической энергией обладает любое движущееся тело; она прямо пропорциональна массе тела и квадрату его скорости. Потенциальной энергией обладают взаимодействующие между собой тела. Потенциальная энергия тела, взаимодействующего с Землёй, прямо пропорциональна его массе и расстоянию между
ним и поверхностью Земли.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тела называется его полной механической энергией. Таким образом, полная механическая энергия зависит от скорости движения тела и от его положения относительно того тела, с которым оно взаимодействует.

Если тело обладает энергией, то оно может совершить работу. При совершении работы энергия тела изменяется. Значение работы равно изменению энергии.

2. Если в закрытую пробкой толстостенную банку, дно которой покрыто водой, накачивать воздух (рис. 67), то через какое-то время пробка из банки вылетит и в банке образуется туман.

Это объясняется тем, что в воздухе, находящемся в банке, присутствует водяной пар, образующийся при испарении воды. Появление тумана означает, что пар превратился в воду, т.е. сконденсировался, а это может происходить при понижении температуры. Следовательно, температура воздуха в банке понизилась.

Причина этого следующая. Пробка вылетела из банки, потому что находившийся там воздух действовал на неё с определённой силой. Воздух при вылете пробки совершил работу. Известно, что работу тело может совершить, если оно обладает энергией. Следовательно, воздух в банке обладает энергией.

При совершении воздухом работы понизилась его температура, изменилось его состояние. При этом механическая энергия воздуха не изменилась: не изменились ни его скорость, ни его положение относительно Земли. Следовательно, работа была совершена не за счёт механической, а за счёт другой энергии. Эта энергия — внутренняя энергия воздуха, находящегося в банке.

3. Внутренней энергией тела называют сумму кинетической энергии движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.

Кинетической энергией ​\( (E_к) \)​ молекулы обладают, так как они находятся в движении, а потенциальной энергией \( (E_п) \), поскольку они взаимодействуют.

Внутреннюю энергию обозначают буквой ​\( U \)​. Единицей внутренней энергии является 1 джоуль (1 Дж).

\[ U=E_к+E_п \]

4. Чем больше скорости движения молекул, тем выше температура тела, следовательно, внутренняя энергия зависит от температуры тела. Чтобы перевести вещество из твёрдого состояния в жидкое состояние, например, превратить лёд в воду, нужно подвести к нему энергию. Следовательно, вода будет обладать большей внутренней энергией, чем лёд той же массы, и, следовательно, внутренняя энергия зависит от агрегатного состояния тела.

Внутренняя энергия тела не зависит от его движения как целого и от его взаимодействия с другими телами. Так, внутренняя энергия мяча, лежащего на столе и на полу, одинакова, так же как и мяча, неподвижного и катящегося по полу (если, конечно, пренебречь сопротивлением его движению).

Об изменении внутренней энергии можно судить по значению совершённой работы. Кроме того, поскольку внутренняя энергия тела зависит от его температуры, то по изменению температуры тела можно судить об изменении его внутренней энергии.

5. Внутреннюю энергию можно изменить при совершении работы. Так, в описанном опыте внутренняя энергия воздуха и паров воды в банке уменьшалась при совершении ими работы по выталкиванию пробки. Температура воздуха и паров воды при этом понижалась, о чём свидетельствовало появление тумана.

Если по куску свинца несколько раз ударить молотком, то даже на ощупь можно определить, что кусок свинца нагреется. Следовательно, его внутренняя энергия, так же как и внутренняя энергия молотка, увеличилась. Это произошло потому, что была совершена работа над куском свинца.

Если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается, а если над ним совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается.

Если в стакан с холодной водой налить горячую воду, то температура горячей воды понизится, а холодной воды — повысится. В этом случае работа не совершается, однако внутренняя энергия горячей воды уменьшается, о чем и свидетельствует понижение её температуры.

Поскольку вначале температура горячей воды была выше температуры холодной воды, то и внутренняя энергия горячей воды больше. А это значит, что молекулы горячей воды обладают большей кинетической энергией, чем молекулы холодной воды. Эту энергию молекулы горячей воды передают молекулам холодной воды при столкновениях, и кинетическая энергия молекул холодной воды увеличивается. Кинетическая энергия молекул горячей воды при этом уменьшается.

В рассмотренном примере механическая работа не совершается, внутренняя энергия тел изменяется путём теплопередачи.

Теплопередачей называется способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.

Содержание

• ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
  • Часть 1
• Ответы

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Внутренняя энергия газа в запаянном сосуде постоянного объёма определяется

1) хаотическим движением молекул газа
2) движением всего сосуда с газом
3) взаимодействием сосуда с газом и Земли
4) действием на сосуд с газом внешних сил

2. Внутренняя энергия тела зависит от

A) массы тела
Б) положения тела относительно поверхности Земли
B) скорости движения тела (при отсутствии трения)

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) только В
4) только Б и В

3. Внутренняя энергия тела не зависит от

A) температуры тела
Б) массы тела
B) положения тела относительно поверхности Земли

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) только В
4) только А и Б

4. Как изменяется внутренняя энергия тела при его нагревании?

1) увеличивается
2) уменьшается
3) у газов увеличивается, у твёрдых и жидких тел не изменяется
4) у газов не изменяется, у твёрдых и жидких тел увеличивается

5. Внутренняя энергия монеты увеличивается, если её

1) нагреть в горячей воде
2) опустить в воду такой же температуры
3) заставить двигаться с некоторой скоростью
4) поднять над поверхностью Земли

6. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится на полке, висящей на высоте 80 см относительно стола. Внутренняя энергия стакана с водой на столе равна

1) внутренней энергии воды на полке
2) больше внутренней энергии воды на полке
3) меньше внутренней энергии воды на полке
4) равна нулю

7. После того как горячую деталь опустят в холодную воду, внутренняя энергия

1) и детали, и воды будет увеличиваться
2) и детали, и воды будет уменьшаться
3) детали будет уменьшаться, а воды увеличиваться
4) детали будет увеличиваться, а воды уменьшаться

8. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится в самолете, летящем со скоростью 800 км/ч. Внутренняя энергия воды в самолёте

1) равна внутренней энергии воды в комнате
2) больше внутренней энергии воды в комнате
3) меньше внутренней энергии воды в комнате
4) равна нулю

9. После того как в чашку, стоящую на столе, налили горячую воду, внутренняя энергия

1) чашки и воды увеличилась
2) чашки и воды уменьшилась
3) чашки уменьшилась, а воды увеличилась
4) чашки увеличилась, а воды уменьшилась

10. Температуру тела можно повысить, если

А. Совершить над ним работу.
Б. Сообщить ему некоторое количество теплоты.

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

11. Свинцовый шарик охлаждают в холодильнике. Как при этом меняются внутренняя энергия шарика, его масса и плотность вещества шарика? Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) внутренняя энергия
Б) масса
B) плотность

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. В бутыль, плотно закрытую пробкой, закачивают насосом воздух. В какой-то момент пробка вылетает из бутыли. Что при этом происходит с объёмом воздуха, его внутренней энергией и температурой? Для каждой физической величины определите характер её изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) объём
Б) внутренняя энергия
B) температура

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Ответы

Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение →

← Тепловое движение атомов и молекул. Связь температуры вещества со скоростью хаотического движения частиц. Броуновское движение. Диффузия. Тепловое равновесие

Теплота, работа и энергия

Теплота (энергия)

Единицей СИ для теплоты или энергии является джоуль (Дж) .

При разнице температур

• тепло будет передаваться от теплого тела с более высокой температурой к более холодному телу с более низкой температурой

Другими единицами измерения тепла являются поднять 1 фунт воды на 1 ^o F ) и Калорийность (количество тепла, необходимое для поднятия 1 грамма воды на 1 ^o C ( или 1 К )).

• подробнее  о градусах Цельсия и градусах Кельвина

калорий определяется как количество тепла, необходимое для изменения температуры одного грамма жидкой воды на один градус Цельсия (или один градус Кельвина).

1 кал = 4,184 Дж

1 J = 1 Ws

      = (1 Ws) (1/3600 h/s)

      = 2.78 10 ^-4 Wh

      = 2.78 10 ^-7 кВтч

•  Конвертер единиц измерения

Тепловой поток (мощность)

Теплопередача только в результате разницы температур называется тепловым потоком. Единицы СИ для теплового потока: Дж/с или ватт (Вт) — то же, что и мощность. Один ватт определяется как 1 Дж/с .

Удельная энтальпия

Удельная энтальпия является мерой полной энергии в единице массы. Обычно используемой единицей СИ является Дж/кг или кДж/кг .

Термин относится к полной энергии, обусловленной как давлением, так и температурой жидкости (такой как вода или пар) в любое заданное время и при любых условиях. В частности, энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и работы, совершаемой приложенным давлением.

Теплоемкость

Теплоемкость системы

• количество тепла, необходимое для изменения температуры всей системы на один градус .

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость  (= удельная теплоемкость) – это количество тепла, необходимое для изменения температуры одной единицы массы вещества на один градус .

Удельная теплоемкость может быть измерена в Дж/г K, Дж/кг K , кДж/кг K, кал/гK или БТЕ/фунт ^o F и более.

Никогда не используйте табличные значения теплоемкости, не проверив единицы фактического значения!

• Преобразователь единиц удельной теплоемкости

Удельную теплоемкость для обычных продуктов и материалов можно найти в разделе «Свойства материала».

Удельная теплоемкость — постоянное давление

Энтальпия — или внутренняя энергия — вещества зависит от его температуры и давления.

Изменение внутренней энергии по отношению к изменению температуры при фиксированном давлении равно Удельной теплоемкости при постоянном давлении — c _p .

Удельная теплоемкость — постоянный объем

Изменение внутренней энергии по отношению к изменению температуры при фиксированном объеме представляет собой удельную теплоемкость при постоянном объеме — c _v .

Если давление не очень высокое, работой, совершаемой давлением на твердые и жидкие тела, можно пренебречь, а энтальпию можно представить только компонентом внутренней энергии. Можно сказать, что теплоты постоянного объема и постоянного давления равны.

для твердых веществ и жидкостей

C _P = C _V (1)

. Специфическое жар представляет собой количество энергии, необходимое для повышения 1 KG из Fustance, на 1 ^{Of 10024. C (или 1 K)} , и его можно рассматривать как способность поглощать тепло. Единицы удельной теплоемкости в системе СИ равны Дж/кгК (кДж/кг ^o Кл) . Вода имеет большую удельную теплоемкость 4,19.кДж/кг ^o C по сравнению со многими другими жидкостями и материалами.

• Вода хороший теплоноситель!

Количество тепла, необходимое для повышения температуры

Количество тепла, необходимое для нагрева субъекта от одного уровня температуры до другого, может быть выражено как:

Q = C _P M DT (P M DT (P 2)

где

Q = количество тепла (KJ)

C _P = Удельное тепло (кДж/кгк)

M = Масса (кг)

DT = MASS (KG)

DT = MASS (KG) горячая и холодная сторона (K)

Пример Нагрев воды

Рассмотрим энергию, необходимую для нагрева 1,0 кг воды от 0 ^o C до 100 ^o C воды 4. 19 кДж/кг ^o C :

Q = (4,19 кДж/кг ^O C ) (1,01г.) (0 ^o C))

    = 419 (кДж)

Работа

С технической точки зрения работа и энергия представляют собой одну и ту же сущность, но работа является результатом того, что направленная сила (вектор) перемещает объект в том же направлении.

Количество выполненной механической работы можно определить с помощью уравнения, полученного из ньютоновской механики

Работа = прикладная сила x Расстояние перемещается в направлении силы

или

W = F L (3)

, где

W = Работа (NM, , где

W = Работа (NM, . J)

F ​​= приложенная сила (Н)

l = пройденная длина или расстояние (м)

Работу также можно описать как произведение приложенного давления и вытесненного объема:

Работа = применяемое давление x смещенное объем

или

W = P A L (3B)

, где

P = Applied Diface (N/M ^{2 9009, PA )}

A = площадь под давлением (м ² )

l = длина или расстояние, на которое область под давлением перемещается под действием приложенной силы (м)

Пример — работа, совершаемая силой

Работа, проделанная с помощью силы 100 N Перемещение корпуса 50 м , можно рассчитать как

W = (100 N) (50 м)

= 5000 (нм, j. )

Единицей работы является джоуль, Дж, который определяется как количество работы, выполненной, когда сила 1 ньютон действует на расстоянии 1 м в направлении силы.

1 Дж = 1 Н·м

Пример — работа силы тяжести

Работа, проделанная при подъеме массы 100 кг , высота 10 м может быть рассчитана как

W = F _G H

= M G H

= (100 KG) (9.81 m/s ² ) (10 m)

  = 9810 (Nm, J)

where

F ​​ _g = force of gravity — or weight ( N)

g = ускорение свободного падения 9.81 (м/с ² )

H = высота (M)

• Hydro Power

В Империалах. (фунт-сила) поднимается вертикально против силы тяжести на расстояние 1 фут . Единица называется lb ft .

• масса и вес

Объект массой 10 пулек поднимается 10 футов . The work done can be calculated as

  W = F _g h

     = m g h

     = (10 slugs) (32.17405 ft/s ² ) (10 feet)

     = 3217 lb _f ft

Пример. Работа, связанная с изменением скорости м/с

can be calculated as

W = (v ₂ ² — v ₁ ² ) m / 2

  = ((20 m/s) ² — (10 м / с) ² ) (100 кг) / 2

= 15000 (нм, J)

, где

V ₂ = Финал Velocit /с)

v ₁ = начальная скорость (м/с)

Энергия

Энергия — это способность совершать работу (в переводе с греческого — «работа внутри»). Единицей СИ для работы и энергии является джоуль, определяемый как 1 Нм .

• больше единиц энергии

Движущиеся объекты могут выполнять работу, потому что они обладают кинетической энергией. («кинетический» в переводе с греческого означает «движение»).

Количество кинетической энергии, которой обладает объект, может быть рассчитано как

E _k =1/2 м v ² (4)

, где

M = масса объекта (кг)

V = скорость (м/с)

9002 (запасенная энергия) называется потенциальной энергией. Это энергия, связанная с силами притяжения и отталкивания между объектами (гравитацией).

Полная энергия системы состоит из внутренней, потенциальной и кинетической энергии. Температура вещества напрямую связана с его внутренней энергией. Внутренняя энергия связана с движением, взаимодействием и соединением молекул внутри вещества. Внешняя энергия вещества связана с его скоростью и местоположением и представляет собой сумму его потенциальной и кинетической энергии.

термодинамика — Если кипение воды связано с изменением внутренней энергии, то почему температура остается постоянной?

$\begingroup$

Согласно первому закону термодинамики,

$$\Delta Q=\Delta W+\Delta U$$

Считая кипение воды изотермическим процессом, $\Delta U$ должно быть равно нулю, но тогда в учебнике написано: «мы видим, что большая часть тепла идет на увеличение внутренней энергии воды при переходе из жидкого состояния в парообразное»

Итак, я действительно запутался здесь, меня учили, что температура представляет собой кинетическую энергию молекул системы, которая является внутренней энергией. В этом случае внутренняя энергия явно увеличивается, так как мы переходим из жидкой фазы в паровую, то почему температура не меняется?

• термодинамика

$\endgroup$

2

$\begingroup$
9{-\frac{H(\mathbf{p},\mathbf{q})}{k_B T}},$$
где потенциальная энергия может содержать взаимодействия, т.