Question

Что такое внутренняя энергия, какой буквой она обозначается, какой формулой определяется?
Какими можно изменить внутреннюю энергию системы?
Похлопайте в ладоши. Что произошло и почему? Как обозначается работа?
Вам сильно наступили на ногу. Что произошло и почему?
Возьмите рукой за свой кончик металлическую линейку. Как вы думаете, что происходит с вашей внутренней энергией, и почему?

Answer 1

Внутренняя энергия - это сумма кинетической и потенциальной энергии всех частиц, составляющих систему. Она может быть представлена буквой U. Определение внутренней энергии системы можно представить следующей формулой: U = K + P, где K - кинетическая энергия частиц, а P - потенциальная энергия частиц.

Внутреннюю энергию системы можно изменить с помощью теплового взаимодействия с окружающей средой и выполнения работы над системой.

Когда мы похлопываем в ладоши, происходит изменение внутренней энергии системы. При этом звуковые волны создаются из-за перемещения воздуха в результате встречи ладоней, и воздух приобретает кинетическую энергию. Также, при соприкосновении ладоней происходит небольшие деформации, что приводит к возникновению потенциальной энергии. Общее изменение энергии системы в данном случае можно обозначить буквой ΔU.

Работа обозначается буквой W и может быть определена следующей формулой: W = F * d * cos(θ), где F - сила, приложенная к объекту, d - путь, по которому смещается объект, и θ - угол между направлением силы и направлением перемещения. Таким образом, работа - это скалярная величина, которая показывает количество энергии, использованной для перемещения объекта по определённому пути.

Когда нас сильно наступают на ногу, происходит передача энергии от стопы другого человека к нашей ноге. Эта энергия вызывает деформацию тканей, нервные импульсы передают информацию о боли в мозг, а мы ощущаем боль. В данном случае изменение внутренней энергии системы можно обозначить буквой ΔU.

Когда мы берем кончик металлической линейки рукой, происходит передача тепла от нашей руки к металлу. В результате этого теплового взаимодействия, наша рука передает свою тепловую энергию (часть своей внутренней энергии) молекулам металла, вызывая их возбуждение. Поэтому мы ощущаем, что металлическая линейка становится холодной. В данном случае у нас происходит изменение внутренней энергии системы, где ΔU обозначает это изменение энергии.