انرژی درونی - آموزش تصویری - زبان ساده

1. اگر به جسم گرما بدهیم انرژی درونی آن افزایش می یابد.
2. اگر انرژی درونی جسم افزایش یابد دمای آن نیز افزایش می یابد.
3. اگر به جسم گرما بدهیم دمای آن افزایش می یابد.
4. اگر دمای جسم ثابت باشد انرژی درونی آن نیز ثابت است.

1. درست است.
2. درست نیست. مثلا اگر جسم در حال ذوب شدن باشد. انرژی درونی آن افزایش می یابد اما دما ثابت می ماند.
3. درست نیست جسم در حال ذوب شدن گرما می گیرد اما دمای ثابتی دارد. زیرا گرمای دریافتی را صرف ذوب کردن می کند.
4. درست نیست زیرا جسمی که در حال ذوب شدن است دمای ثابتی دارد اما انرژی درونی آن در حال افزایش است.

فرض کنید یک گاز از 50000 ذره تشکیل شده است و انرژی هر ذره برابر 0/001  ژول است. انرژی درونی این گاز چند ژول است؟

چون باید مجموع انرژی های این ذرات را حساب کنیم پس کافی است تعداد ذرات را در انرژی هر ذره ضرب کنید. البته این اعداد کاملا فرضی است. در واقع تعداد ذرات یک گاز بسیار زیاد است و انرژی هر ذره بسیار کوچک است.

در حالت های زیر نوع تبدیل انرژی را بیان کنید:

1.  یک خودرو ترمز می کند.
2. در یک روز سرد، دست های خود را به هم می مالیم تا گرم شود.
3. دروازه بان، توپی را که شوت شده است می گیرد.
4. جسمی را از بالای سطح شیبدار رها می کنیم. این جسم در پایین سطح شیبدار متوقف می شود.
5. کتری را روی گاز قرار می دهیم تا گرم شود.
6. سنگی از ارتفاع بلندی می افتد و به زمین می خورد.

1. وقتی خودرو ترمز می کند ابتدا انرژی جنبشی دارد. پس از ترمز انرژی جنبشی آن در اثر اصطکاک به انرژی درونی لاستیک و جاده تبدیل می شود.
2. وقتی دست های خود را به هم می مالیم انرژی ماهیچه ای به انرژی جنبشی تبدیل می شود و در اثر اصطکاک انرژی جنبشی به انرژی درونی تبدیل می شود.
3. انرژی جنبشی توپ به انرژی درونی توپ و دست های دروازه بان تبدیل می شود.
4. جسم در بالای سطح شیبدار انرژی پتانسیل گرانشی دارد. هنگام حرکت به پایین این انرژی به انرژی جنبشی و نهایتا به انرژی درونی تبدیل می شود.
5. انرژی گرمایی شعله، به انرژی درونی آب درون کتری و خود کتری تبدیل می شود.
6. مشابه قسمت 4 است.

سنگی با جرم 2 کیلوگرم از ارتفاع 20 متری، با تندی 5 متر بر ثانیه پرتاب می شود. این سنگ با تندی 20 متر بر ثانیه به زمین برخورد می کند.

الف) در مدت سقوط چه مقدار به انرژی درونی شده است؟

ب) در لحظه برخورد به زمین، چه مقدار به انرژی درونی تبدیل می شود؟

الف) انرژی کل را در بالاترین نقطه حساب می کنیم. بنابر محاسبات روبرو برابر 425 ژول است. و زمانی که به زمین می رسد برابر 400 ژول است. بنابراین 25 ژول در زمان سقوط به انرژی درونی تبدیل شده است. این باعث گرم شدن سنگ و هوا می شود.

ب) وقتی که به سطح زمین می رسد دارای 400 ژول انرژی است. وقتی که به زمین برخورد می کند و متوقف می شود تمام این 400 ژول، به انرژی درونی تبدیل می گردد. این انرژی باعث گرم شدن گلوله و زمین می شود.

یک خودرو با جرم 800 کیلوگرم با تندی 72 کیلومتر بر ساعت از نقطه A عبور می کند. وقتی به نقطه B می رسد 10 درصد انرژی جنبشی اولیه آن به انرژی درونی تبدیل می شود.

الف) انرژی جنبشی خودرو در نقطه B  چند ژول است؟

ب) تندی خودرو در نقطه B چند متر بر ثانیه است؟

الف) خودرو در نقطه A دارای انرژی جنبشی است. دقت کنید که تندی 72 کیلومتر بر ساعت برابر 20 متر بر ثانیه است. وقتی به نقطه A می رسد 10 درصد انرژی آن تلف می شود بنابراین 90 درصد انرژی باقی می ماند.

ب) از فرمول انرژی جنبشی استفاده می کنیم. در قسمت الف ما انرژی جنبشی در نقطه A را حساب کردیم. با استفاده از آن تندی خودرو را در نقطه B حساب می کنیم.