1
00:00:00,512 --> 00:00:02,585
Zmarznięte ręce łatwo ogrzać

2
00:00:02,585 --> 00:00:04,219
przykładając je na przykład

3
00:00:04,219 --> 00:00:06,279
do gorącego kubka z herbatą

4
00:00:06,279 --> 00:00:07,424
czy kaloryfera.

5
00:00:07,936 --> 00:00:10,478
Jednak gdy wokół nie ma nic ciepłego

6
00:00:10,478 --> 00:00:13,145
na pewno zdarzyło Ci się rozgrzewać ręce

7
00:00:13,145 --> 00:00:15,128
pocierając jedną o drugą.

8
00:00:15,616 --> 00:00:16,896
Efekt podobny.

9
00:00:17,152 --> 00:00:19,417
W obu przypadkach zziębnięte dłonie

10
00:00:19,417 --> 00:00:21,046
po paru chwilach wracają

11
00:00:21,046 --> 00:00:23,300
do swojej naturalnej temperatury.

12
00:00:23,808 --> 00:00:25,706
Ale jak to się dzieje, że tarcie

13
00:00:25,706 --> 00:00:27,307
ogrzewa ręce, choć przecież

14
00:00:27,307 --> 00:00:29,028
nie dostarczamy im ciepła?

15
00:00:29,952 --> 00:00:32,000
To wyjaśnimy sobie w tej lekcji.

16
00:00:44,800 --> 00:00:46,917
Gdy przyjdzie Ci ochota na herbatę

17
00:00:46,917 --> 00:00:48,384
potrzebujesz wrzątku.

18
00:00:48,640 --> 00:00:50,944
Stawiasz więc czajnik z wodą na gaz

19
00:00:51,200 --> 00:00:54,016
lub włączasz elektryczny i czekasz

20
00:00:54,528 --> 00:00:56,750
aż płomień czy rozgrzana grzałka

21
00:00:56,750 --> 00:00:58,798
przekażą wodzie tyle ciepła

22
00:00:58,798 --> 00:01:01,230
ile jest jej potrzeba do osiągnięcia

23
00:01:01,230 --> 00:01:03,488
temperatury 100 stopni Celsjusza.

24
00:01:04,256 --> 00:01:06,147
Jednak przekazywanie ciepła

25
00:01:06,147 --> 00:01:08,864
to nie jedyny sposób, aby coś podgrzać.

26
00:01:09,376 --> 00:01:11,092
Możesz coś o tym wiedzieć

27
00:01:11,092 --> 00:01:13,420
jeśli czasami robisz sobie koktajle

28
00:01:13,420 --> 00:01:15,264
w wysokoobrotowym blenderze.

29
00:01:16,032 --> 00:01:18,336
Miksowana ciecz także się ogrzewa

30
00:01:18,592 --> 00:01:19,926
choć nieznacznie.

31
00:01:20,306 --> 00:01:21,394
Wzrost temperatury

32
00:01:21,394 --> 00:01:23,481
nie jest aż tak spektakularny

33
00:01:23,481 --> 00:01:26,678
jak w przypadku czajnika, ale znaczący.

34
00:01:27,296 --> 00:01:29,600
Rzeźnicy podczas produkcji parówek

35
00:01:29,856 --> 00:01:31,790
w urządzeniu zwanym kutrownicą

36
00:01:31,790 --> 00:01:33,303
muszą do mięsnej masy

37
00:01:33,303 --> 00:01:34,771
dodawać kostki lodu

38
00:01:34,771 --> 00:01:37,476
aby temperatura nie wzrosła zbytnio

39
00:01:37,532 --> 00:01:40,130
i nie spowodowała ścięcia się białka.

40
00:01:41,120 --> 00:01:43,078
Czy znasz jeszcze inne sytuacje

41
00:01:43,094 --> 00:01:45,593
w których podnosi się temperatura ciała

42
00:01:45,643 --> 00:01:47,564
bez dostarczania mu ciepła?

43
00:01:50,592 --> 00:01:52,640
Przykładem może być hamowanie.

44
00:01:53,152 --> 00:01:55,612
Podczas tego procesu nagrzewają się

45
00:01:55,612 --> 00:01:58,016
klocki hamulcowe oraz tarcze

46
00:01:58,272 --> 00:02:00,050
a także opony i asfalt

47
00:02:00,050 --> 00:02:01,909
czyli te fragmenty ciał

48
00:02:01,909 --> 00:02:04,385
które trą o siebie, podobnie jak

49
00:02:04,385 --> 00:02:06,976
masa w blenderze trze o jego ostrza.

50
00:02:08,256 --> 00:02:10,144
Czy jednak, aby ciało się ogrzało

51
00:02:10,144 --> 00:02:11,818
bez dostarczenia ciepła

52
00:02:11,818 --> 00:02:13,632
musi występować tarcie?

53
00:02:14,656 --> 00:02:16,157
Aby się o tym przekonać

54
00:02:16,157 --> 00:02:17,984
przeprowadźmy doświadczenie.

55
00:02:19,008 --> 00:02:20,800
Potrzebny nam będzie młotek

56
00:02:21,312 --> 00:02:24,345
spory kawałek plasteliny, deseczka

57
00:02:24,345 --> 00:02:27,200
i termometr z końcówką pomiarową

58
00:02:27,306 --> 00:02:29,354
którą da się wetknąć w plastelinę.

59
00:02:30,272 --> 00:02:32,320
Uderzamy młotkiem w plastelinę.

60
00:02:32,832 --> 00:02:35,136
Temperatura plasteliny podnosi się.

61
00:02:35,392 --> 00:02:36,400
Dlaczego?

62
00:02:37,440 --> 00:02:39,787
Podnosząc młotek na pewną wysokość

63
00:02:39,787 --> 00:02:41,024
wykonujemy pracę.

64
00:02:41,280 --> 00:02:43,638
To zagadnienie omówiliśmy w filmach

65
00:02:43,638 --> 00:02:45,120
o energii mechanicznej.

66
00:02:45,888 --> 00:02:48,055
Poprzez pracę nadajemy młotkowi

67
00:02:48,055 --> 00:02:49,984
pewną energię potencjalną.

68
00:02:50,496 --> 00:02:53,100
Upuszczenie młotka zmienia jego energię

69
00:02:53,100 --> 00:02:54,848
potencjalną w kinetyczną.

70
00:02:55,360 --> 00:02:57,520
Ta w zderzeniu z plasteliną

71
00:02:57,520 --> 00:02:59,200
zostaje jej przekazana.

72
00:02:59,968 --> 00:03:02,268
Deseczka i plastelina nie zmieniają

73
00:03:02,268 --> 00:03:05,265
jednak swojej pozycji, co oznacza

74
00:03:05,265 --> 00:03:07,199
że energia kinetyczna młotka

75
00:03:07,199 --> 00:03:09,440
musi zmienić się w coś innego.

76
00:03:10,208 --> 00:03:12,249
Jej największa część powoduje

77
00:03:12,249 --> 00:03:13,792
deformację plasteliny.

78
00:03:14,560 --> 00:03:17,120
Ponieważ jednak energia nie może zniknąć

79
00:03:17,376 --> 00:03:19,424
a plastelina się nie poruszyła

80
00:03:19,936 --> 00:03:22,449
energia kinetyczna młotka musi zwiększyć

81
00:03:22,449 --> 00:03:24,544
energię wewnętrzną plasteliny.

82
00:03:25,056 --> 00:03:25,824
Efekt?

83
00:03:26,336 --> 00:03:28,896
Nasz plastelinowy wałek się ogrzewa

84
00:03:29,152 --> 00:03:32,012
co możesz sprawdzić patrząc na termometr.

85
00:03:32,992 --> 00:03:34,558
Czy to jakaś trzecia metoda

86
00:03:34,558 --> 00:03:35,552
ogrzewania ciał?

87
00:03:36,064 --> 00:03:37,514
A może doświadczenie to

88
00:03:37,514 --> 00:03:40,211
ma coś wspólnego z pracującym blenderem

89
00:03:40,211 --> 00:03:43,286
i rozgrzanymi podczas hamowania oponami?

90
00:03:43,744 --> 00:03:44,506
Tak.

91
00:03:44,512 --> 00:03:46,048
W każdej z tych sytuacji

92
00:03:46,304 --> 00:03:47,840
została wykonana praca.

93
00:03:48,608 --> 00:03:50,849
Auto pokonało drogę hamowania

94
00:03:50,849 --> 00:03:52,448
wbrew sile tarcia.

95
00:03:52,960 --> 00:03:55,520
Noże blendera obracały się w masie

96
00:03:55,776 --> 00:03:57,840
wykonując tym większą pracę

97
00:03:57,840 --> 00:04:00,128
im większy masa stawiała im opór.

98
00:04:00,896 --> 00:04:03,456
Młotek wykonał pracę na plastelinie.

99
00:04:04,480 --> 00:04:05,722
Nie zawsze łatwo jest

100
00:04:05,722 --> 00:04:07,661
w takich sytuacjach dojść

101
00:04:07,661 --> 00:04:09,600
jaka siła wykonała pracę.

102
00:04:09,856 --> 00:04:12,177
Ale jeśli jakieś ciało ogrzało się

103
00:04:12,177 --> 00:04:14,135
bez dostarczenia mu ciepła

104
00:04:14,135 --> 00:04:15,410
możemy być pewni

105
00:04:15,410 --> 00:04:17,244
że na tym ciele została

106
00:04:17,244 --> 00:04:18,815
wykonana jakaś praca.

107
00:04:22,791 --> 00:04:25,863
W innej lekcji tej playlisty tłumaczyliśmy

108
00:04:26,239 --> 00:04:28,912
że temperatura danego ciała jest związana

109
00:04:28,912 --> 00:04:30,948
z jego energią wewnętrzną

110
00:04:30,948 --> 00:04:33,770
czyli sumą energii wszystkich jego atomów

111
00:04:33,770 --> 00:04:35,107
bądź cząsteczek.

112
00:04:35,455 --> 00:04:38,093
Zwiększenie temperatury jest skutkiem

113
00:04:38,093 --> 00:04:39,221
zwiększenia ilości

114
00:04:39,221 --> 00:04:41,087
tej energii wewnętrznej.

115
00:04:41,855 --> 00:04:43,903
Przekazywanie ciepła danemu ciału

116
00:04:44,159 --> 00:04:46,207
lub wykonywanie na nim pracy

117
00:04:46,463 --> 00:04:49,023
to dwie metody na zwiększanie tej energii.

118
00:04:49,791 --> 00:04:53,339
Odwrotnie, jeśli ciało odda ciepło innemu

119
00:04:53,339 --> 00:04:55,935
lub samo wykona pracę na innym ciele

120
00:04:56,703 --> 00:04:58,209
to wartość jego energii

121
00:04:58,209 --> 00:04:59,519
wewnętrznej spadnie.

122
00:05:00,287 --> 00:05:03,103
A tym samym obniży się jego temperatura.

123
00:05:04,127 --> 00:05:06,175
To odkrycie pomogło ustalić

124
00:05:06,431 --> 00:05:08,735
że ciepło jest formą energii.

125
00:05:10,015 --> 00:05:12,020
W ten sposób sformułowaliśmy

126
00:05:12,020 --> 00:05:13,448
własnymi słowami

127
00:05:13,448 --> 00:05:15,903
pierwszą zasadę termodynamiki.

128
00:05:17,183 --> 00:05:20,499
Mówi ona, że zmiana energii wewnętrznej

129
00:05:20,499 --> 00:05:24,351
ciała lub układu jest sumą wykonanej pracy

130
00:05:24,607 --> 00:05:26,911
i ciepła wymienionego z otoczeniem.

131
00:05:28,191 --> 00:05:30,713
Jakie są inne przykłady przekazywania

132
00:05:30,713 --> 00:05:33,567
ciału lub układowi energii wewnętrznej?

133
00:05:34,847 --> 00:05:37,407
Chociażby pompowanie koła w samochodzie

134
00:05:37,663 --> 00:05:38,687
albo rowerze.

135
00:05:39,455 --> 00:05:41,284
Kiedy wtłaczamy powietrze

136
00:05:41,284 --> 00:05:42,737
wykonujemy pracę.

137
00:05:43,217 --> 00:05:44,836
Gaz w kole zwiększa więc

138
00:05:44,836 --> 00:05:46,862
swoją energię wewnętrzną

139
00:05:46,862 --> 00:05:49,439
a co za tym idzie i temperaturę.

140
00:05:50,463 --> 00:05:52,255
Podobna sytuacja ma miejsce

141
00:05:52,511 --> 00:05:55,071
kiedy ściskamy powietrze w strzykawce.

142
00:05:55,839 --> 00:05:58,034
Wykonujemy wtedy pracę na gazie

143
00:05:58,034 --> 00:05:59,167
w niej uwięzionym.

144
00:05:59,679 --> 00:06:01,983
Wzrasta więc jego energia wewnętrzna.

145
00:06:02,751 --> 00:06:05,011
Wiesz już, że to nierozerwalnie

146
00:06:05,011 --> 00:06:06,591
wiąże się z temperaturą.

147
00:06:07,103 --> 00:06:09,412
Ciężko jednak zmierzyć temperaturę

148
00:06:09,412 --> 00:06:10,687
gazu w strzykawce.

149
00:06:11,199 --> 00:06:12,223
Jednak uwierz mi

150
00:06:12,479 --> 00:06:14,783
temperatura ta minimalnie wzrosła.

151
00:06:15,551 --> 00:06:18,724
Kiedy puścimy tłok, gaz się rozpręży

152
00:06:18,724 --> 00:06:20,927
popychając tłok od środka.

153
00:06:21,439 --> 00:06:24,201
W ten sposób wykona pracę na otoczeniu

154
00:06:24,201 --> 00:06:25,313
oddając mu część

155
00:06:25,313 --> 00:06:27,327
swojej energii wewnętrznej.

156
00:06:27,839 --> 00:06:30,364
Energia wewnętrzna gazu w strzykawce

157
00:06:30,364 --> 00:06:32,799
zmniejsza się, a więc spada też

158
00:06:32,799 --> 00:06:33,983
jego temperatura.

159
00:06:34,495 --> 00:06:36,198
Za to wzrośnie energia

160
00:06:36,198 --> 00:06:37,823
wewnętrzna otoczenia.

161
00:06:41,407 --> 00:06:44,151
W innym filmie tej playlisty mówiliśmy

162
00:06:44,151 --> 00:06:47,039
o przekazywaniu energii w postaci ciepła.

163
00:06:47,551 --> 00:06:49,219
W tym filmie pokazaliśmy

164
00:06:49,219 --> 00:06:51,630
że energię tę możemy także przekazywać

165
00:06:51,630 --> 00:06:52,671
w formie pracy.

166
00:06:54,207 --> 00:06:56,400
Czy możemy przekazywać ją jednocześnie

167
00:06:56,400 --> 00:06:57,869
w obu tych formach?

168
00:06:57,951 --> 00:07:00,526
Jasne, za przykład niech posłuży

169
00:07:00,536 --> 00:07:01,661
nam żelazko.

170
00:07:02,143 --> 00:07:04,316
Załóżmy, że podczas prasowania

171
00:07:04,316 --> 00:07:06,045
żelazko podgrzało tkaninę

172
00:07:06,045 --> 00:07:07,964
energią trzystu dżuli

173
00:07:07,964 --> 00:07:10,550
a w wyniku tarcia została do niego

174
00:07:10,550 --> 00:07:13,663
dodatkowo dostarczona energia 20 dżuli.

175
00:07:14,175 --> 00:07:16,735
Zakładamy, że nie było ubytków ciepła.

176
00:07:17,503 --> 00:07:20,331
W rezultacie energia wewnętrzna tkaniny

177
00:07:20,331 --> 00:07:21,599
wzrosła o...

178
00:07:21,855 --> 00:07:24,159
delta U równa się Q plus W

179
00:07:24,671 --> 00:07:27,743
czyli 300 dżuli plus 20 dżuli

180
00:07:27,999 --> 00:07:30,815
co daje nam łącznie 320 dżuli.

181
00:07:31,583 --> 00:07:34,568
Jak widzisz, energia jakiej dostarczyliśmy

182
00:07:34,568 --> 00:07:36,182
tkaninie dzięki temu

183
00:07:36,182 --> 00:07:38,459
że stopa żelazka nagrzała się

184
00:07:38,459 --> 00:07:40,782
jest o wiele większa niż energia

185
00:07:40,782 --> 00:07:43,615
powstała w wyniku tarcia stopy o tkaninę.

186
00:07:44,127 --> 00:07:45,729
Dlatego zimnym żelazkiem

187
00:07:45,729 --> 00:07:47,912
raczej nie uprasuje się spodni

188
00:07:47,912 --> 00:07:49,295
choćby pocierać nim

189
00:07:49,295 --> 00:07:51,295
bardzo długo i energicznie.

190
00:07:56,671 --> 00:07:58,463
Ciepło jest formą energii.

191
00:07:58,975 --> 00:08:00,555
Zmiana energii wewnętrznej

192
00:08:00,555 --> 00:08:04,043
ciała lub układu jest sumą wykonanej pracy

193
00:08:04,043 --> 00:08:06,399
i ciepła wymienionego z otoczeniem.

194
00:08:07,423 --> 00:08:08,932
Sformułowanie to nazywamy

195
00:08:08,932 --> 00:08:11,007
pierwszą zasadą termodynamiki.

196
00:08:13,567 --> 00:08:15,818
Praca nad ciałem skutkuje wzrostem

197
00:08:15,818 --> 00:08:17,407
jego energii wewnętrznej.

198
00:08:17,663 --> 00:08:20,223
Za to praca nad fizyką wzrostem średniej.

199
00:08:20,479 --> 00:08:22,842
Ale, że nie samą pracą człowiek żyje

200
00:08:22,842 --> 00:08:25,024
zapraszam Cię także na inne filmy

201
00:08:25,024 --> 00:08:27,489
z tej playlisty.