Název školyStřední odborná škola a Gymnázium Staré Město Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ AutorMgr. Radomír Tomášů Název šablonyIII/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název DUMuVnitřní energie Stupeň a typ vzděláváníStřední odborná škola s maturitou Vzdělávací oblastFyzika Vzdělávací obor36-47-M/01 Tematický okruhFyzika pro stavaře Druh učebního materiáluVýukový materiál Cílová skupinaŽák, 1. ročník AnotaceŽáci získají nové znalosti z fyziky a naučí se orientovat v základních pojmech vnitřní energie, teplo Vybavení, pomůcky- Klíčová slovaVnitřní energie, teplo, konání práce Datum VNITŘNÍ ENERGIE

2 Vnitřní energie Částice se v tělese neustále pohybují, mají tedy kinetickou energii. Součet všech „malých“ kinetických energií jednotlivých částic je celková kinetická energie částic tělesa. Částice také na sebe působí odpudivými a přitažlivými silami, mají tedy i potenciální energii vzájemné polohy. Součet všech potenciálních energií jednotlivých částic je celková potenciální energie částic tělesa.

3 Stojící těleso nemá kinetickou energii, ale jeho částice energii mají, říká se jí vnitřní energie. Vnitřní energie tělesa je fyzikální veličina Značka: U Jednotka: 1 J [joule…„džaul“] (stejná jako jiné energie, teplo, práce) Vnitřní energie tělesa = součet celkové kinetické energie částic a celkové potenciální energie částic. Neuspořádaný pohyb částic plynu po kliknutí na obrázek se spustí program Návod: Vzhled – ohon nezobrazovat, Různé – rychlost alespoň 10 v obou směrech, dole – zaškrtnout Odrážet od okrajů, Klikáním na obrazovku se přidávají částice. Už při 100 částicích vznikne brzy „chaos“. Výmaz v kartě Částice Vyprázdnit.

4 Vnitřní energie není konstantní, ale je ovlivněna hlavně změnou teploty. S rostoucí teplotou se zvyšuje rychlost částic a tedy i kinetická energie částic. Zvětšování teploty = vyšší vnitřní energie. Ochlazování = nižší vnitřní energie. Změny vnitřní energie lze dosáhnout dvěma ději: 1) Konáním práce W – např. tření dlaní o sebe, ohýbání drátu, obrábění kovů – soustruh i obrobek se zahřívají, brzdění auta – brzdy i pneumatiky se zahřívají,…

5 2) Tepelnou výměnou – část vnitřní energie teplejšího tělesa je předána chladnějšímu tělesu. (např. kalení oceli – ocelový výrobek se zahřeje a ponoří do studené vody – teplota oceli se sníží, naopak teplota vody se zvýší) Říkáme – teplejší těleso odevzdalo teplo a naopak chladnější těleso přijalo teplo. Teplo je fyzikální veličina. Značka: Q Jednotka: 1 J Teplo = část vnitřní energie, kterou při tepelné výměně odevzdá teplejší těleso chladnějšímu, nebo chladnější těleso přijme od teplejšího.

6 V praxi mohou oba děje probíhat současně – ke změně vnitřní energie tělesa dochází konáním práce W i tepelnou výměnou Q. První termodynamický zákon: ΔU = W + Q Přírůstek (změna) vnitřní energie je roven součtu práce vnějších sil, které působí na těleso a tepla, které těleso přijalo při tepelné výměně. W>0 …práci konají okolní tělesa W<0 …práci koná těleso (plyn) Q>0 …teplo je tělesu dodáváno, Q<0 …odebíráno ΔU>0 …vnitřní energie se zvýší, ΔU<0 …sníží

7 Př.: 1)Uveďte příklady, kdy nastane změna vnitřní energie a) konáním práce b) tepelnou výměnou 2)Na obrázku je pokus – roztažnost plynu. Proveďte rozbor pokusu z hlediska 1.termodynamického zákonu. Co se stane, když píst na obr.2 stlačíme?

8 1) a)Změna vnitřní energie tělesa konáním práce – každý děj, kde se uplatňuje tření – např. brzdění auta, posouvání předmětu po podložce, veškeré obrábění, také tření jedoucího auta o vzduch (nebo lépe tření raketoplánu o atmosféru při návratu z oběžné dráhy – dochází k prudkému zahřívání raketoplánu), tření dlaní o sebe, stlačování vzduchu v pumpičce na kolo, … b)Změna vnitřní energie tepelnou výměnou – horký kus železa do studené vody, předávání tepla z radiátoru do okolního vzduchu, předávání části energie uvolněné Sluncem naší Zemi,….

9 2) Plyn přijímá teplo (Q>0) - jeho vnitřní energie roste (ΔU>0). Současně plyn koná práci (W W), protože plyn bude mít vyšší teplotu a tedy i vyšší vnitřní energii! Jestliže stlačíme píst na obrázku 2, konají práci vnější síly (W>0) a proto se vnitřní energie plynu v baňce zvětšuje.

Použité zdroje LEPIL, Oldřich. Fyzika pro střední školy vyd. Praha: Prometheus, 1995, 270 s. ISBN Program částice – freeware, stažen z