Природа тепловой формы энергии.

Все вещества и тела состоят из атомов и молекул, находящихся в постоянном движении, соответственно, каждая молекула в процессе движения приобретает определенную, в зависимости от своей массы и скорости беспорядочного движения, кинетическую энергию. Поэтому, даже если само тело находится в покое и имеет нулевую потенциальную и кинетическую энергию, оно обладает внутренней энергией, связанной с движением атомов и молекул.Суммарная кинетическая энергия молекул вещества и представляет собой тепловую (внутреннюю) этого вещества или тела. Если мы изменим, состояние системы и заставим атомы и молекулы двигаться более интенсивно, мы говорим, что добавили в систему тепловой энергии, увеличивая ее внутреннюю энергию. Непосредственно измерить внутреннюю тепловую энергию вещества невозможно. Можно только рассчитать, на сколько изменилась кинетическая энергия молекулы вещества, используя косвенный показатель этих изменений (температуру) по формуле:

Где T – повышение температуры в системе по шкале Кельвина, а

k – постоянная Больцмана, отражающая количество энергии, приобретаемое одной молекулой при повышении температуры на 1 градус.

В 18-м веке инженерная мысль открыла возможность превращения тепла в механическую работу. Согласно одному историческому анекдоту, Дж. Уатт создал первую паровую машину, увидев прыгающую крышку на кастрюле с кипятком. Он построил автоматическое паровое устройство для непрерывной работы основными частями которого были поршневой цилиндр и устройство для попеременного вы­пуска отработавшего пара. Паровые машины оказались чересчур прожорливыми, неэкономными в плане расхода топлива. Их эффек­тность оказалась сравнительно невелика, да и точного способа измерить ее у физиков в распоряжении не имелось. С целью совершенствования тепловых машин проводились исследования работы пара, что привело к возникновению нового направления в физике: термодинамики.

2.5.3.Термодинамика (греч. «терме» — тепло, «динамис» — сила) — физическая наука, изучающая тепловые и энергетические проявления в любых физических процессах. Перенос вещества, передача энергии, выделение или поглощение теплоты сопровождают самые разнообразные природные феномены, среди которых можно назвать хи­мические реакции, обмен веществ в живых организмах, из­лучение, изменение агрегатного состояния, механические реформации и т.д. Всеми этими процессами, их энергетической стороной, занимается термодинамика. Термодинамика отвечает на главные вопросы, связанные с протеканием и самим существованием природных процессов.

Во-первых, возможен ли рассматриваемый процесс при определенных условиях. Во-вторых, в каком направле­нии станет развиваться реально существующий процесс при изменении условий. В-третьих, каково будет заверше­ние этого процесса. Конечная стадия известна физикам заранее — это тепловое равновесие, Термодинамика уста­навливает, как тело (система) приходит к тепловому рав­новесию. Великий А. Эйнштейн писал: «Классическая термоди­намика производит на меня очень глубокое впечатление. Это— единственная общая физическая теория, и я убеж­ден, что в рамках применимости своих основных положе­ний она никогда не будет опровергнута». Термодинамика обладает фантастическим охватом. Она затрагивает буквально все, что только происходит в мире.

Можно сказать, что термодинамика изучает тепло и энер­гию как формы движения материи. Эта физическая дис­циплина основана на «трех китах» — трех законах, кото­рые носят название начал термодинамики, поскольку оп­ределяют всеобщие свойства материи и ее движения. Три начала термодинамики справедливы для всей Вселенной, они управляют процессами, событиями, превращениями, живой и неживой природой, самим ходом времени и свой­ствами пространства. Каждый из этих законов касается какого-либо свойства движения энергии.

Все вещества и тела состоят из атомов и молекул, находящихся в постоянном движении, поэтому даже если само тело находится в покое и имеет нулевую потенциальную и кинетическую энергию, оно обладает внутренней энергией, связанной с движением атомов и молекул. Если мы изменим, состояние системы и заставим атомы и молекулы двигаться более интенсивно, мы говорим, что добавили в систему тепловой энергии, увеличивая ее внутреннюю энергию.