История физики в вопросах и задачах. Факультативные занятия по физике

Закон сохранения и превращения энергии классы

При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии. При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии.

Юлиус Роберт Майер ( ) Начав с медицинского наблюдения, Майер рассматривал закон сохранения и превращения энергии, как глубокий всеобъемлющий закон и раскрывал цепь энергетических превращений от космоса до живого организма. Эритроциты внутри капиллярного сосуда

Схема фотосинтеза «Природа поставила перед собой задачу поймать на лету льющийся на Землю свет и накопить самую подвижную силу.. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые, живя, поглощают солнечный свет и при использовании этой силы порождают непрерывно возобновляющуюся сумму химических различий. Этими организмами являются растения».(Юлиус Роберт Майер)

Схема фотосинтеза В основе фотосинтеза лежит превращение электромагнитной энергии света в химическую энергию. Эта энергия, в конце концов, дает возможность превращать диоксид углерода в углеводы и другие органические соединения с выделением кислорода.

Джеймс Прескотт Джоуль Джоуль упорно и настойчиво измерял количественное соотношение теплоты и механической работы. ( г.г.) Значение механического эквивалента 424 кгс*м/ккал (4,24 Дж/кал) Значение механического эквивалента 424 кгс*м/ккал (4,24 Дж/кал)

Опыт Джоуля При вращении лопаток, насаженных на деревянный, не проводящий теплоту стержень, погруженных в воду, внешние силы совершают положительную работу (A' > 0); при этом вода из- за наличия сил внутреннего трения нагревается, т. е. увеличивается ее внутренняя энергия. Схема опыта Джоуля по определению механического эквивалента теплоты 1 - грузы, 2 - тросы, 3 - подвижные блоки, 4 - шкив, 5 - лопатка, 6 - теплоизолирующий сосуд, 7 - вода

Герман Людвиг Гельмгольц Гельмгольц связал закон сохранения и превращения энергии с исследованиями великих механиков 18-го века. (1821 – 1894г.г.)

«Гипотезы тепловой смерти Вселенной» Гельмгольц пришел к выводу, что температуры различных участков космического пространства со временем сравняются и все макроскопические процессы навеки прекратятся. Это предсказание получило название «гипотезы тепловой смерти Вселенной».

Задача 1 Ответ: Т.к. объем сосудов оставался постоянным, то газ в процессе расширения работы не совершал. Теплообмена нет (Т 1 = Т 2 ). Т.о. внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема и определяется только температурой. В 1843 г. Дж. Джоуль провел такой опыт: прибор, состоящий из двух сосудов (из одного воздух был откачен, а другой заполнен воздухом при давлении 2,2*10 6 Па), помещался в водяной калориметр. В начале опыта трубка, соединяющая сосуды, была перекрыта. Затем кран открывали. Измерения показали, что температура системы до расширения газа Т 1 (до открытия крана) равна температуре после расширения Т 2, т.е. Т 1 = Т 2. Какой вывод можно сделать на основании опыта?

Задача 2 На качественном уровне оценить температуру в комнате, в которой кондиционер работает в соответствии следующим режимам (ответы объяснить): Опыт 1. В закрытой комнате установлен кондиционер. С одной стороны из кондиционера выходит охлажденный воздух, а с другой стороны – нагретый. Опыт 2. Кондиционер установлен в предназначенный для него проем окна так, чтобы холодный воздух шел в комнату, а нагретый наружу. Опыт 3. Кондиционер повернут таким образом, чтобы нагретый воздух шел в комнату, а холодный наружу. На качественном уровне оценить температуру в комнате, в которой кондиционер работает в соответствии следующим режимам (ответы объяснить): Опыт 1. В закрытой комнате установлен кондиционер. С одной стороны из кондиционера выходит охлажденный воздух, а с другой стороны – нагретый. Опыт 2. Кондиционер установлен в предназначенный для него проем окна так, чтобы холодный воздух шел в комнату, а нагретый наружу. Опыт 3. Кондиционер повернут таким образом, чтобы нагретый воздух шел в комнату, а холодный наружу. Ответ: 1. Температура повысится, т.к. вся энергия, затраченная двигателем кондиционера, превращается в тепло и рассеивается в комнате. 2. Температура в комнате понизится, т.к. двигатель и теплообменник находятся за окном и отдают выделяющееся в них тепло внешнему воздуху, в то время как холодильный элемент находится в комнате и охлаждает ее, отнимая тепловую энергию у воздуха, находящегося в комнате. 3. Температура повысится.