§ 204. Изменение внутренней энергии тел при теплопередаче

Мы видели, что при уменьшении механической энергии системы тел происходит соответствующее увеличение их внутренней энергии, а уменьшение внутренней энергии связано с увеличением механической энергии. Эти изменения внутренней энергии тел происходят при совершении той или иной работы (работы при движении с трением, работы при расширении газа и т. п.). При этом и изменение механической энергии и соответствующее этому изменение внутренней энергии равны произведению действующей силы на пройденный путь, т. е. величине, характеризующей произведенную работу.

Однако было бы неправильно считать, что изменение внутренней энергии тела может происходить только при совершении работы. Например, при остывании печи никакой работы не совершается, а внутренняя энергия печи уменьшается. При этом, однако, окружающие тела — воздух, стены, предметы в комнате — нагреваются, т. е. увеличивают свою внутреннюю энергию. В этих случаях принято говорить, что происходит передача теплоты: печь отдает некоторое количество теплоты, а окружающие тела получают такое же количество теплоты. Таким образом, мы называем передачей теплоты такой процесс, при котором внутренняя энергия одних тел уменьшается, а других - соответственно увеличивается, причем механическая энергия тел не изменяется и никакая работа не совершается.

Отметим, что при процессе теплопередачи далеко не всегда меняется тепловое состояние тел, т. е. их температура; например, когда лед тает, то передача теплоты меняет состояние тела (лед из твердого состояния переходит в жидкое), но температура его остается неизменной.

Для характеристики процесса теплопередачи вводится понятие количества теплоты; количеством теплоты мы называем то изменение внутренней энергии тела, которое происходит при теплопередаче.

Итак, внутренняя энергия тела может изменяться при двух видах процессов: а) при совершении работы; б) при передаче теплоты. Конечно, возможны и такие случаи, когда имеют место одновременно и совершение работы и передача теплоты.

При всех описанных явлениях мы можем делать заключения об изменении внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое. Но при этом мы совершенно не затрагиваем вопроса, каков полный запас внутренней энергии тела. Этот вопрос не имеет значения: интерес представляет лишь изменение внутренней энергии, подобно тому как это имеет место и для потенциальной энергии (§ 97).