§6. Способы изменения внутренней энергии тела
Внутренняя энергия определяется движением молекул в теле и силами их взаимодействия. Если при каких-то процессах температура тела остаётся одинаковой, то и его внутренняя энергия не изменяется — даже когда меняется механическая энергия. Например, планёр в воздухе и на земле имеет разную механическую энергию, но его внутренняя энергия при той же температуре остаётся прежней.
Изменить внутреннюю энергию можно двумя путями: совершением работы и теплопередачей.
Совершение работы
Когда над телом выполняют работу, его внутренняя энергия возрастает. Например, при ударе молотком по металлическому стержню стержень нагревается и деформируется — это значит, что его внутренняя энергия увеличилась.
Если же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается. Так, когда воздух выходит из накачанной ёмкости, он выполняет работу, при этом охлаждается, и содержащийся в нём пар может конденсироваться в воду.
Теплопередача (теплообмен)
Внутренняя энергия способна изменяться и без выполнения работы — при переходе тепла от одного тела к другому. Если нагреть один конец металлического стержня пламенем, то со временем тёплым станет весь стержень: энергия перемещается от горячего участка к холодному. Аналогично, при погружении горячего предмета в холодную воду тепло переходит от предмета к воде.
Теплопередача возможна только при наличии разницы температур и всегда происходит от более тёплого тела к более холодному.
Таким образом, внутренняя энергия тела может изменяться двумя способами: при совершении работы и при теплообмене.