Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии

Цели урока:
Ввести понятие внутренней энергии как суммы кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
Рассмотреть способы изменения внутренней энергии.

Демонстрации:
1. Падение пластилинового шарика;
2. Сгибание мягкой проволоки;
3.Нагревание жидкости в сосуде при совершении работы;
4.Опыт по нагреванию жидкости в латунной трубке;
5.Опыт по выдавливанию пробки из сосуда при помощи воздушного насоса

План урока:
I. Повторение. Проверка домашнего задания.
1.Ответы на вопросы в конце домашнего параграфа
2.Ответы на качественные задачи, предложенные учителем
II. Изучение нового материала.
1.Демонстрация опытов с проволокой и пластилиновым шариком;
2.Определение внутренней энергии;
3.Закон сохранения энергии;
4.Демонстрация опытов по изменению внутренней энергии тела;
5.Механическая работа как причина изменения внутренней энергии;
6.Изменение внутренней энергии путем теплообмена.
III. Подведение итогов урока.

Проверка домашнего задания
1.Одна молекула кислорода движется в воздухе в данный момент со скоростью 900 м/с, а другая – со скоростью 1200 м/с. Правильно ли будет сказать, что температура второй молекулы выше?

2.Известно, что чем больше скорость движения молекул тела, тем выше его температура. Почему же не нагревается пулька, выстрелянная в тире из пневматического ружья, хотя все ее молекулы движутся к мишени с большой скоростью?

Опыт с пластилиновым шариком:

Вопросы к опыту с пластилиновым шариком
- Какую энергию имел шарик в начале движения? Почему?
- Как изменяется высота при движении шарика вниз? Как изменяется в связи с этим потенциальная энергия шарика?
- Как изменяется скорость при движении шарика вниз? Как изменяется в связи с этим кинетическая энергия шарика?
- Происходил ли переход энергии во время падения? Какой именно?
- Какой энергией обладал шарик непосредственно перед ударом?
- Куда делась эта энергия после удара?
- Что произошло с шариком и плитой?

Энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называется внутренней энергией
Внутренняя энергия обозначается буквой U.
Внутренняя энергия измеряется в Джоулях:
[U] = Дж

В процессе еды вы поглощаете содержащуюся в пище внутреннюю энергию
в следующих количествах:
хлеб – 9000 Дж/г;
сахар – 17000 Дж/г;
молоко – 3000 Дж/г;
мясо – 7500 Дж/г;
картофель – 4000 Дж/г;
масло – 33000 Дж/г;
овощи и фрукты – 600-2000 Дж/г;
яйца - 7000 Дж/г.

Работая, вы расходуете энергию примерно в следующих количествах
(за 1 ч на 1 кг массы человека):
при подготовке уроков – 6000 Дж;
при зарядке – 16000 Дж;
при лежании – 4000 Дж;
при плавании -30000 Дж;
во время сна – 4000 Дж;
при ходьбе 15000 Дж.

Закон сохранения энергии
Полная энергия, равная сумме механической и внутренней энергии, остается постоянной при всех взаимодействиях.

МАЙЕР Юлиус Роберт (25.XI.1814 - 20.III.1878)

Ответьте на вопросы:
Какие преобразования энергии происходят при падении яблока на землю?
Почему при трении ладони о ладонь мы чувствуем тепло?
Какие преобразования энергии происходят при пролете метеорита через атмосферу? при движении метеорита к Земле в безвоздушном пространстве?
Верно ли утверждение: при теплообмене энергия передается от тел с большей внутренней энергией к телам с меньшей внутренней энергией?
По озеру на большой скорости плывет катер. Изменяется ли при этом внутренняя энергия катера, воды в озере? Как? Почему? Объясните.
Всегда ли выполняется закон сохранения механической энергии? Полной энергии?

Внутреннюю энергию тела можно увеличить за счет совершения механической работы над телом.
Если тело само совершает работу, то при этом его внутренняя энергия уменьшается.
Если над телом совершают работу, то при этом его внутренняя энергия увеличивается.

Часто внутренняя энергия изменяется без совершения работы
Изменение внутренней энергии тел без совершения над телами работы называется теплообменом или теплопередачей.

Количество теплоты (Q) – это энергия, которую тело отдает или получает в результате теплообмена
Количество теплоты измеряется, как и энергия, в джоулях:
[Q] = Дж.

Способы изменения внутренней энергии
∆U
работа (A) теплообмен (Q)

Подведение итогов урока
Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.
Внутренняя энергия обозначается буквой U.
Внутренняя энергия измеряется в джоулях: [U] = Дж.
Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами:
за счет совершения механической работы;
за счет теплообмена.

1.От каких физических величин зависит внутренняя энергия тела?
а) От массы и скорости тела
б) От высоты тела над поверхностью Земли и его скорости
в) От температуры и массы тела
г) От температуры и скорости его движения.

2. От каких физических величин не зависит внутренняя энергия тела?
а) От средней скорости теплового движения молекул в теле
б) От количества молекул в теле
в) От температуры и массы тела
г) От высоты тела над поверхностью Земли и его скорости.

3.В металлическую кружку налита вода. Какое из перечисленных ниже действий приводит к изменению внутренней энергии воды?
1) Нагревание воды на горячей плите
2)Совершение работы над водой, приведение в поступательное движение вместе с кружкой
3) Совершение работы над водой перемешиванием с помощью миксера
а) Только 1
б) Только 2
в) Только 3
г) 1 и 2
д) 1 и 3
е) 1, 2 и 3
ж) 2 и 3

4.В металлическую кружку налита вода. Какое из перечисленных ниже действий не приводит к изменению внутренней энергии воды?
1) Нагревание воды на горячей плите
2)Совершение работы над водой, приведение в поступательное движение вместе с кружкой
3) Совершение работы над водой перемешиванием с помощью миксера
а) Только 1
б) Только 2
в) Только 3
г) 1 и 2
д) 1 и 3
е) 1, 2 и 3
ж) 2 и 3