Vnitřní energie, teplo, práce
Vnitřní energie tělesa
Vnitřní energií U tělesa (soustavy) budeme nazývat součet celkové kinetické energie neuspořádaně se pohybujících částic tělesa (molekul, atomů a iontů) a celkové potencionální energie vzájemné polohy těchto částic.
E = Ek + Ep Ek = ˝ mv2 m = hmotnost tělesa
Ep = mgh v = rychlost tělesa
g = gravitační zrychlení (9,8ms-2)
h = dráha
Změna vnitřní energie tělesa při konání práce
Vnitřní energii tělesa lze měnit dějem, který nazýváme konání práce.
Zákon zachování energie:
Při dějích probíhajících v izolované soustavě těles zůstává součet kinetické, potenciální a vnitřní energie těles konstantní.
Tření – při tření dvou těles se zvětšuje jejich teplota. Je to způsobeno tím, že částice ležící na styčných plochách se vzájemnými nárazy více rozkmitají a předávají pak část své energie dalším částicím. Proto se zvětšuje teplota obou těles (t) i jejich vnitřní energie (U).
Změna vnitřní energie tělesa nastává také při:
stlačení nebo rozpínání plynu v tepelně izolované nádobě
prudkém míchání kapaliny
ohýbání drátu atd.
Změna vnitřní energie při tepelné výměně
Tepelná výměna:
Děj, při němž neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice dotýkajícího se studenějšího tělesa a předávají jim část své energie, nazýváme tepelná výměna.
Teplo Q je určeno energií, kterou při tepelné výměně odevzdá teplejší těleso studenějšímu. Jednotkou tepla je Joule (J).
Velikost přijatého tepla při tepelné výměně
Teplo, které přijme chemicky stejnorodé těleso, je přímo úměrné hmotnosti tělesa a přírůstku teploty.
Q = cm t C = tepelná kapacita
c = C / m c = měrná tepelná kapacita
m = hmotnost tělesa
t = změna teploty
[C] = [J] / [K] = tepelná kapacita
[c] = [J] / [kg][K] = měrná tepelná kapacita
Měření měrné tepelné kapacity
Kalorimetrická rovnice:
c1 m1 (t1 ? t) = c2 m2 (t ? t2) – odvozuje se vždy na konkrétních příkladech
První termodynamický zákon
U = W + Q U = změna vnitřní energie
W = práce vykonaná vnějšími silami
Q = teplo přijaté soustavou (kladné)
Zvláštní případy:
W = 0 ? nemění se jeho objem
Q = 0 ? plyn nepřijímá teplo ani ho neodevzdává = adiabatický děj