Тепловое движение. Температура
⚡ Физика · 8 класс
Тепловое движение и внутренняя энергия
Все тела состоят из молекул и атомов, которые непрерывно и беспорядочно движутся. Это движение называют тепловым. Оно никогда не прекращается: чем выше температура тела, тем быстрее в среднем движутся его частицы. Доказательство теплового движения — броуновское движение и диффузия (самопроизвольное перемешивание веществ).
Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии движения всех его частиц и потенциальной энергии их взаимодействия. В отличие от механической энергии, она зависит не от положения тела в пространстве, а от его температуры, массы и строения.
Что такое температура
Температура — мера средней кинетической энергии хаотического движения частиц тела. Чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура. Измеряют её термометром в градусах Цельсия (°C) или в кельвинах (K) по абсолютной шкале.
Важно понимать: температура — это не «количество тепла». Чашка кипятка и ведро тёплой воды могут иметь разную температуру, но в ведре запасено больше внутренней энергии из-за большой массы.
Как изменить внутреннюю энергию
Существует два принципиально разных способа:
- Совершением работы — трением, ударом, сжатием. Согните проволоку несколько раз — место сгиба нагреется.
- Теплопередачей — нагревом или охлаждением без работы: на солнце, у костра, в холодильнике.
Сравнение способов изменения внутренней энергии
| Признак | Совершение работы | Теплопередача |
|---|---|---|
| Что происходит | Над телом или телом совершается работа | Энергия переходит от тела к телу |
| Пример нагрева | Трение ладоней, сжатие газа | Нагрев на плите, на солнце |
| Пример охлаждения | Расширение сжатого газа | Остывание чая в комнате |
Разбор примера
Почему велосипедный насос нагревается при накачивании шины?
1) Поршень сжимает воздух внутри насоса — совершается работа над газом.
2) Энергия движения поршня переходит во внутреннюю энергию газа.
3) Средняя скорость молекул газа растёт — значит, растёт температура.
4) Часть энергии передаётся стенкам насоса теплопроводностью, и они нагреваются.
Вывод: внутренняя энергия выросла за счёт совершения работы, без всякого нагрева снаружи.
Частые ошибки: говорят «тело содержит тепло». Тепло — это не запас, а процесс передачи энергии; запасает тело именно внутреннюю энергию. Ещё путают температуру и внутреннюю энергию: при одинаковой температуре тело большей массы хранит больше внутренней энергии.
Кратко о главном
- Тепловое движение частиц непрерывно; его скорость растёт с температурой.
- Внутренняя энергия — энергия движения и взаимодействия всех частиц тела.
- Температура — мера средней кинетической энергии частиц, а не запас тепла.
- Изменить внутреннюю энергию можно работой или теплопередачей.
- Диффузия и броуновское движение доказывают непрерывность теплового движения.