От чего и как зависит внутренняя энергия? (8 класс)

Внутренняя энергия — это энергия, которую имеет тело из-за движения и взаимодействия входящих в него частиц (молекул, атомов). Она складывается из двух основных частей: кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

От чего зависит внутренняя энергия?

1. От температуры тела
   Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы, а значит, тем больше их кинетическая энергия. Следовательно, при повышении температуры увеличивается внутренняя энергия тела.
   Пример: если нагреть воду, её внутренняя энергия возрастёт, потому что молекулы начнут двигаться быстрее.

2. От агрегатного состояния вещества
   При одинаковой температуре внутренняя энергия твёрдого тела, жидкости и газа будет разной.

   • У твёрдых тел молекулы плотно связаны и почти не двигаются — больше потенциальной энергии.

   • У жидкостей связи слабее, молекулы двигаются активнее.

   • У газов молекулы практически не взаимодействуют, зато очень быстро двигаются — преобладает кинетическая энергия.
     Таким образом, при переходе из одного состояния в другое (например, изо льда в воду) внутренняя энергия меняется, даже если температура остаётся прежней (вспомни, что лёд тает при 0 °C, но при этом внутренняя энергия увеличивается за счёт разрушения связей между молекулами).

3. От массы тела
   При одинаковой температуре тело с большей массой будет иметь большую внутреннюю энергию, потому что в нём больше молекул, и каждая из них вносит свой вклад.

4. От рода вещества
   Разные вещества при одной и той же температуре могут иметь разную внутреннюю энергию, потому что у них разные силы взаимодействия между молекулами и разная масса самих молекул. Например, при одинаковой температуре водяной пар и азот будут иметь разную внутреннюю энергию.

Как можно изменить внутреннюю энергию?

Есть два основных способа:

1. Теплопередача (теплообмен)
   Внутренняя энергия тела увеличивается, если его нагреть, и уменьшается — если охладить. При этом внешние силы не нужны — энергия просто передаётся от более тёплого тела к более холодному.

2. Совершение работы
   Если над телом совершается работа (например, сжимают газ в поршне), его внутренняя энергия увеличивается. Или наоборот — если тело само совершает работу (например, расширяющийся газ толкает поршень), то его внутренняя энергия уменьшается.

Таким образом, внутренняя энергия зависит от температуры, агрегатного состояния, массы и природы вещества. Изменить её можно либо нагреванием/охлаждением, либо путём совершения работы.