ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Termodynamikaklasa 2 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/2/fizyka/energia-wewnetrzna-temperatura-i-rozszerzalnosc/

Fizyka · Termodynamika · kl. 2

Energia wewnętrzna, temperatura i rozszerzalność

Gorąca herbata różni się od zimnej wody tym, jak energicznie poruszają się jej cząsteczki – od tego zaczyna się cała termodynamika.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Energia wewnętrzna

  • Ciała są zbudowane z cząsteczek (atomów), które bezustannie, chaotycznie się poruszają i oddziałują ze sobą.
  • Energia wewnętrzna U [J] ciała to suma energii kinetycznej chaotycznego ruchu wszystkich jego cząsteczek i energii ich wzajemnych oddziaływań. Nie obejmuje energii ruchu ciała jako całości.
  • Energia wewnętrzna rośnie, gdy ciało się ogrzewa, topi się lub paruje.

2Temperatura

  • Oznaczenia: T – temperatura bezwzględna [K]; t – temperatura w skali Celsjusza [°C].
  • Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek: im wyższa temperatura, tym energiczniej poruszają się cząsteczki.
Zapamiętaj

Temperatura to nie ciepło. Temperatura opisuje stan ciała, a ciepło to energia przekazana między ciałami wskutek różnicy temperatur.

  • Skala Kelvina: T [K] = t [°C] + 273,15 (w zadaniach często w przybliżeniu + 273). Zmiana temperatury o 1 K to zmiana o 1 °C. Najniższa możliwa temperatura to 0 K = −⁠273,15 °C (zero bezwzględne).
Zjawiskot [°C]T [K]
Topnienie lodu (1013 hPa)0273,15
Temperatura pokojowa20293,15
Wrzenie wody (1013 hPa)100373,15
Uwaga na błąd

„temperatura to ilość ciepła w ciele”

Ciało ma energię wewnętrzną, a ciepło to energia przekazywana podczas wymiany.

Sprawdź, czy rozumiesz

Czym różni się ciepło od temperatury?

3Rozszerzalność cieplna

  • Ogrzane ciała zwiększają rozmiary, bo ich cząsteczki poruszają się energiczniej i średnio oddalają się od siebie. Dla ciał stałych opisujemy zwykle rozszerzalność liniową (wydłużanie się prętów, drutów, szyn), a dla cieczy i gazów – objętościową (ciała stałe także zwiększają objętość).
  • Pokazy: metalowa kulka przechodzi przez pierścień, gdy jest zimna, a po ogrzaniu się w nim zaklinowuje. Pasek bimetaliczny (dwa sklejone metale) po ogrzaniu wygina się w stronę metalu, który rozszerza się słabiej – tak działa np. termostat żelazka.
  • Dodatkowo (ponad wymagania): Δl = α · l0 · ΔT, gdzie Δl – wydłużenie [m]; l0 – długość początkowa [m]; α – współczynnik rozszerzalności liniowej [1/K]; ΔT – zmiana temperatury [K]. Przykład: stalowy pręt l0 = 10 m, α = 1,2 · 10−⁠5 1/K, ΔT = 30 K, więc Δl = 1,2 · 10−⁠5 · 10 · 30 m = 3,6 · 10−⁠3 m = 3,6 mm. Stąd szczeliny dylatacyjne w mostach i torach.

✎Ściąga: Energia wewnętrzna, temperatura i rozszerzalność

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Temperatura to nie ciepło. Temperatura opisuje stan ciała, a ciepło to energia przekazana między ciałami wskutek różnicy temperatur.
  • Energia wewnętrzna U [J] ciała to suma energii kinetycznej chaotycznego ruchu wszystkich jego cząsteczek i energii ich wzajemnych oddziaływań. Nie obejmuje energii ruchu ciała jako całości.
  • Oznaczenia: T – temperatura bezwzględna [K]; t – temperatura w skali Celsjusza [°C].
  • Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek: im wyższa temperatura, tym energiczniej poruszają się cząsteczki.
  • Pokazy: metalowa kulka przechodzi przez pierścień, gdy jest zimna, a po ogrzaniu się w nim zaklinowuje. Pasek bimetaliczny (dwa sklejone metale) po ogrzaniu wygina się w stronę metalu, który rozszerza się słabiej – tak działa np. termostat żelazka.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Temperatura ciała jest miarą

    1. Aśredniej energii kinetycznej jego cząsteczek
    2. Bjego objętości
    3. Cilości ciepła zawartego w ciele
    4. Djego masy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: średniej energii kinetycznej jego cząsteczek – Im większa średnia energia kinetyczna chaotycznego ruchu cząsteczek, tym wyższa temperatura.

  2. Jak zamienić temperaturę w stopniach Celsjusza na kelwiny?

    1. AT = t − 273,15
    2. BT = 2t
    3. CT = t/273,15
    4. DT = t + 273,15
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: T = t + 273,15 – Temperatura w kelwinach jest o 273,15 większa od liczby stopni Celsjusza.

  3. Ile kelwinów to 25 °C?

    1. A25 K
    2. B298,15 K
    3. C−⁠248,15 K
    4. D273,15 K
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 298,15 K – T = 25 + 273,15 = 298,15 K.

  4. Czym jest energia wewnętrzna ciała?

    1. ACiepłem pobranym z otoczenia
    2. BEnergią kinetyczną ciała poruszającego się jako całość
    3. CEnergią potencjalną ciała w polu grawitacyjnym
    4. DSumą energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek i energii ich oddziaływań
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Sumą energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek i energii ich oddziaływań – U obejmuje energię chaotycznego ruchu cząsteczek i energię oddziaływań między nimi, a nie ruch całego ciała.

  5. Co dzieje się z rozmiarami większości ciał po ogrzaniu?

    1. AZwiększają się
    2. BZmniejszają się
    3. CNie zmieniają się
    4. DMaleją, a rośnie masa ciała
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Zwiększają się – Cząsteczki poruszają się energiczniej i średnio oddalają się od siebie, więc ciało się rozszerza.

  6. Jak zachowuje się pasek bimetaliczny po ogrzaniu?

    1. AWygina się, bo dwa metale rozszerzają się w różnym stopniu
    2. BSkraca się, zachowując prosty kształt
    3. CTopi się
    4. DZwiększa masę
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Wygina się, bo dwa metale rozszerzają się w różnym stopniu – Jeden metal wydłuża się bardziej niż drugi, a są sklejone, więc pasek się wygina.

  7. Czym różni się ciepło od temperatury?

    1. ACiepło wyrażamy w kelwinach, a temperaturę w dżulach
    2. BTo to samo pojęcie
    3. CTemperatura to energia przekazana między ciałami
    4. DCiepło to energia przekazana wskutek różnicy temperatur, a temperatura to miara średniej energii kinetycznej cząsteczek
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Ciepło to energia przekazana wskutek różnicy temperatur, a temperatura to miara średniej energii kinetycznej cząsteczek – Ciepło opisuje przekazywanie energii, a temperatura – stan ciała.

  8. (dodatkowo) Stalowy pręt o długości 10 m (α = 1,2 · 10^−⁠5 1/K) ogrzano o 30 K. O ile się wydłużył?

    1. A3,6 m
    2. B0,36 mm
    3. C36 mm
    4. D3,6 mm
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 3,6 mm – Δl = α · l₀ · ΔT = 1,2 · 10−⁠5 · 10 m · 30 = 3,6 · 10−⁠3 m = 3,6 mm.

Cały dział „Termodynamika”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytańFiszki · 9🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 2

Okres, częstotliwość i amplitudaSiła przywracająca i energia w drganiachWahadło i badanie okresuTłumienie, wymuszenie i rezonansFala i transport energiiDźwięk i efekt DoppleraDyfrakcja, superpozycja i interferencjaOdbicie, załamanie i światłowódŚwiatło, widmo i polaryzacjaZjawiska optyczne w atmosferzeCiepło, praca i I zasada termodynamikiCiepło właściwe i kalorymetrPrzemiany fazoweSzczególne właściwości wodyOdległości w kosmosie: au, rok świetlny, GalaktykaWielki Wybuch i rozszerzanie WszechświataPomiar, wykres i niepewnośćModel fizyczny i uzasadnianie w zadaniachŚrodek masy i równowaga bryły sztywnejKinematyka ruchu obrotowego i analogie do ruchu postępowegoMoment bezwładności i II zasada dynamiki ruchu obrotowegoMoment pędu i jego zachowanieToczenie bez poślizguPrawo grawitacji i przyspieszenie na planecieEnergia potencjalna w polu grawitacyjnymOrbity i prędkości kosmiczneNieważkość i przeciążeniePrawa KepleraPrawo Hubble'a i Wielki Wybuch