Теплота и работа

Как мы уже говорили, чтобы внутренняя энергия тела возросла, над ним необходимо совершить работу. Если таким телом является, например, содержащийся в сосуде газ, увеличения его внутренней энергии можно добиться либо интенсивным перемешиванием, либо сжатием. Но энергию газа можно увеличить и путем его нагревания. Мы знаем, что вода при нагревании превращается в пар. При переходе из жидкого состояния в газообразное среднее расстояние между молекулами увеличивается, а их движение становится более интенсивным. Во всех перечисленных примерах энергия сообщается системе извне, причем либо в виде теплоты, либо работы. Мы рассмотрели примеры, связанные с увеличением внутренней энергии системы, однако внутренняя энергия системы может и уменьшаться, когда часть ее передается окружающей среде. В последнем случае энергия также проявляется в виде теплоты или работы.

Итак, изменение внутренней энергии системы может осуществляться различными путями, которые отличаются друг от друга по способу передачи энергии. Если при этом изменяется положение одной из границ системы, как, например, при сжатии газа в результате перемещения поршня в цилиндре, говорят, что энергия передается в виде работы. Теплота же представляет собой энергию, которой обменивается тело, с окружающей средой при наличии между ними разности температур. Прежде чем рассматривать процесс передачи энергии, остановимся на этом новом понятии.