Тепловое движение и внутренняя энергия

Внутренняя энергия U — это сумма кинетической энергии беспорядочного движения частиц тела и потенциальной энергии их взаимодействия, измеряется в джоулях (Дж). Она зависит от температуры, массы, рода вещества и агрегатного состояния, но не зависит от того, движется тело как целое или поднято над Землёй. Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершив работу или путём теплопередачи.

ΔU = A + Q, где A — работа, совершённая над телом, Дж; Q — количество теплоты, полученное телом, Дж; ΔU — изменение внутренней энергии, Дж. Если тело отдаёт теплоту, Q берут со знаком минус; если работу совершает само тело, минус ставят у A.

A = F·s, где F — сила, Н; s — путь, м; A — работа, Дж. При трении вся эта работа переходит во внутреннюю энергию тел; при сжатии газа работа внешней силы увеличивает внутреннюю энергию газа и он нагревается.

Дано: брусок двигают по столу, сила трения F = 6 Н, путь s = 50 м; за это же время брусок отдаёт воздуху Q = −100 Дж. Решение: работа силы трения над бруском и столом A = F·s = 6 Н · 50 м = 300 Дж — эта энергия целиком переходит во внутреннюю. С учётом отданной теплоты ΔU = A + Q = 300 Дж + (−100 Дж) = 200 Дж. Ответ: внутренняя энергия увеличилась на 200 Дж.

Тело содержит внутреннюю энергию, а количество теплоты Q — это мера переданной энергии при теплопередаче, оно существует только в процессе передачи. Ещё одна ошибка: считать, что нагревание всегда идёт от температуры, — при трении или сжатии газа тело нагревается вообще без теплопередачи.