Каждое из тел, которые нас окружают, состоит из молекул - мельчайших частиц данного вещества. Эти частицы находятся в постоянном хаотическом движении, которое называют броуновским или тепловым движением.
Как мы знаем, существует два типа механической энергии: кинетическая и потенциальная. Кинетическая энергия - энергия движения. Если тело движется, то оно обладает данным видом энергии. Она зависит от массы и скорости тела (Е=mv^2/2).
Наличие же потенциальной энергии определяется положением тела. К примеру, поднятый над землёй камень обладает потенциальной энергией. Потенциальная энергия зависит от массы тела и высоты, на которой он находится (mgh).
Так как кинетическая и потенциальная энергия - виды механические энергии, они могут превращаться друг в друга. Как же это происходит? К примеру, поднимем стальной шар на определённую высоту (он будет обладать потенциальной энергией) и отпустим. По мере того, как он будет падать, расстояние между ним и землёй будет уменьшаться, вследствие чего будет уменьшаться потенциальная энергия, но его скорость будет увеличиваться, а следовательно будет увеличиваться кинетическая энергия.
Когда он приземлится, то оба вида механической энергии будут равны нулю. Значит ли это, что вся энергия которой обладал шар, исчезла? Нет! Энергия никогда не исчезает, она лишь переходит из механической в другой вид энергии. После падения шар изменил свою форму, а также он и поверхность, на которую он приземлился, нагрелись. А мы знаем, что при нагревании увеличивается скорость движения молекул в теле, а следовательно увеличивается их кинетическая энергия. А так как при деформации тела и изменении взаимодействия молекул после увеличения их скорости положение частиц изменилось, изменилась и их потенциальная энергия. Из этого мы можем сделать вывод, что механическая энергия шара перешла во внутреннюю энергию молекул.
Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.
Следовательно каждое тело имеет свою внутреннюю энергию. Какие же существуют способы изменения данной энергии? Изменения внутренней энергии может происходить путём совершения работы над телом (передвижении, ударе, столкновении) и, непосредственно, теплопередаче. Теплопередача в свою очередь может осуществляться: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
1. Теплопроводность - явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном взаимодействии. К примеру, если мы размешаем холодной ложкой горячий чай, то со временем ложка нагреется, изменится ее внутренняя энергия.
2. Конвекция. Важно помнить , что конвенция может происходить только в жидкостях и глазах. Как мы знаем, тёплый воздух легче холодного, потому при нагреве он поднимается наверх, а холодный воздух остаётся внизу. Именно поэтому батареи устанавливают внизу комнаты, а воду всегда подогревают снизу. При конвенции нагретые струи жидкости или газа поднимаются снизу-вверх.
3. Излучение. Все мы знаем, что основным источником тепла является Солнце. Как же солнце передаётся нам свое тепло, не имея непосредственного контакта с Землей и воздуха для осуществления конвекции? Дело в том, что каждое тело излучает энергию. Чем выше температура тела, тем большую энергию оно излучает. А остальные тела вокруг, чья температура ниже, эту энергию поглощают, вследствие чего их температура повышается, а у тела отдавшего энергию, температура уменьшается.