60178

Kiedy mówiliśmy o pracy i energii ciał, to pojawił się temat zasady zachowania energii. Pomyślmy chwilę nad pewnym przykładem. Jeżeli mamy klocek o masie m poruszający się z prędkością V, a tarcie między klockiem a podłożem wynosi T. Jeżeli chcemy, by klocek ten poruszał się ze stałą prędkością to musimy działać na niego siłą F taką, że F=T i zwrot wektora siły F jest zgodny ze zwrotem prędkości klocka. Wówczas energia kinetyczna klocka

wynosi:    2    . Cały _czas jednak wykonujemy pracę nad tym klockiem: W = F V t z

zasady zachowania energii wiemy, że jeżeli wykonamy nad ciałem pracę to całkowita energia ulega zmianie. Energia kinetyczna zaś pozostaje bez zmian. Gdyby ten klocek poruszał się dosyć szybko, a i tarcie było by duże, to po chwili takiego ruchu moglibyśmy zauważyć, że ciało to ma wyższą temperaturę niż przed rozpoczęciem ruchu. Jest to spowodowane właśnie tarciem. Siła F przykładana przez nas powoduje, stałą wartość prędkości, ale to siła tarcia wykonuje pracę nad ciałem. Praca ta jest zamieniana na ciepło. Dlatego też temperatura klocka wzrasta._

Ciepło jest jednym z procesów, w którym przekazywana jest energia między układami ciał.

Zatem jeżeli dostarczymy do jakiegoś układu ciepła, to zwiększymy jego energię całkowitą. Załóżmy, że mamy naczynie zamknięte wypełnione powietrzem. Ogrzejmy je trochę. Wówczas możemy powiedzieć, że zwiększyliśmy energię całkowitą tego układa Ale jeżeli zwiększyliśmy temperaturę powietrza w naczyniu, to cząsteczki powietrza poruszają się szybciej niż przed procesem ogrzewania. Więc dostarczając ciepła zwiększyliśmy energię kinetyczną cząsteczek powietrza._

Sumę wszystkich rodzajów energii, jakie mają cząsteczki ciała, nazywamy energią wewnętrzną.

Możemy już sformułować pierwszą zasadę termodynamiki:_

Zmiana energii wewnętrznej ciała jest równa sumie pracy wykonanej nad ciałem przez siły zewnętrzne i ciepła dostarczonego do ciała.

AE. = W + Q

Pomyślmy przez chwilę nad konsekwencjami tych zależności. Jeżeli tłok wypełniony jest powietrzem i zwiększymy temperaturę tego powietrza przez dostarczenie ciepła, to zwiększymy średnią energię kinetyczną każdej cząsteczki gaza Jeżeli zwiększona jest ta energia kinetyczna to na tłok gaz ten wywiera większe ciśnienie niż poprzednio. A zwiększone ciśnienie może spowodować przesunięcie tłoka. Więc kiedy ogrzewamy gaz, może on wykonać pracę.

Przepływ ciepła

Przepływ ciepła między ciałami o różnej temperaturze może odbywać się trzema sposobami: przez przewodzenie, unoszenie (konwekcję) i promieniowanie.

Zjawisko przenoszenia ciepła od ośrodka o temperaturze wyższej do ośrodka o temperaturze niższej za pośrednictwem ciała - zwanego wymiennikiem ciepła - wewnątrz którego tworzy się spadek temperatury, nazywamy przewodzeniem ciepła. Ilość ciepła Q przewodzonego

2