§ 24. Изменение внутренней энергии путем теплообмена

В природе существует закон, по которому внутренняя энергия не может сама по себе переходить от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой. Процесс передачи внутренней энергии от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой, без совершения работы, называется теплопередачей.

Если при теплообмене тело отдает часть своей внутренней кинетической энергии, его температура понижается. Когда оно отдает часть своей внутренней потенциальной энергии, что наблюдается при отвердевании и конденсации, его температура не изменяется, хотя теплообмен с окружающей средой и происходит.

Переданная телу внутренняя энергия может идти либо на увеличение его внутренней кинетической энергии, что вызывает повышение температуры, либо на увеличение внутренней потенциальной энергии, что сопровождается агрегатными изменениями (плавлением, парообразованием). При теплообмене обмен внутренними энергиями между телами происходит посредством соударения молекул (см. рис. 9). Более нагретое тело отдает часть своей внутренней энергии менее нагретому телу, независимо от того, больше или меньше его внутренняя энергия, чем у менее нагретого тела. Так, внутренняя энергия стакана горячей воды больше внутренней энергии раскаленного гвоздя, но, несмотря на это, при опускании гвоздя в воду последний отдает воде часть своей внутренней энергии. Количество внутренней энергии, которое тело получает или отдает при теплообмене, называется количеством теплоты.

Тело обладает внутренней энергией, а не количеством теплоты. Количество теплоты является мерой переданной или полуценной внутренней энергии при теплообмене. Расчет изменения внутренней энергии (подсчет количества теплоты) при нагревании и остывании тела производятся по формуле

Сумма количеств теплоты, отданных одними телами при теплообмене, равна сумме количеств теплоты, полученных другими телами:

Это означает, что на сколько внутренняя энергия одних тел уменьшается, на столько у других она увеличивается.

Задача 6. Какое количество дров надо сжечь в печи с к. п. д. 25%, чтобы в комнате объемом 3*5*4,5 м воздух нагреть на 10° С и поддерживать в течение суток температуру неизменной, если потери теплообменом с наружным воздухом составляют 33520 дж в минуту? Плотность воздуха считать равной 1,3 ^кг/_м³.

Тогда

отсюда

Вычислим

Отв.: М ≈ 16 кг.