# Физика. 8 класс

SchoolHacker

Физика 8 класс от SchoolHacker. Для кого этот учебник? Для тех, кто думает, что физика – это нудно. Внутри:Теплопередача: почему дошик воняет на всю квартиру за 5 минут.Электричество: от розетки до разряда телефона в самый нужный момент.Гайд по выживанию в мире, где всё греется, светится и периодически бьёт тебя током.Объясняем на мемах, гифках и бытовом отчаянии. Физика – она не в школе. Она в твоей жизни. Пора с этим разобраться.

Иллюстратор ИИ Сraion AI generator


© SchoolHacker, 2026

© ИИ Сraion AI generator, иллюстрации, 2026


ISBN 978-5-0069-0494-1

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

## Обращение к учителям, одноклассникам и всем, кто застрял в болоте школьных учебников

Дорогие друзья – ученики, учителя, а также все, кто случайно открыл этот учебник в поисках ответов на вечные вопросы вроде «Как списать, чтобы не заметили?» или «Как объяснить тему, чтобы не уснули?» – добро пожаловать в наше сообщество!

Школьникам:

Привет, гении и те, кто пока не знает, что ими является!

Мы знаем, что вы думаете: «Учебники – это скучно, формулы – это боль, а домашние задания придумали, чтобы испортить нам вечер». А что, если мы скажем вам, что можно учиться так, чтобы:

– Мемы объясняли законы Ньютона лучше любого параграфа?

– Читер-листы стали вашим секретным оружием?

– Смешные аналогии помогали запоминать всё навсегда?

Да, мы взломали систему образования! Забудьте про зубрёжку. Здесь вас ждут только лайфхаки, юмор и реальная польза. Готовы стать хакерами знаний? Тогда поехали!

Учителям:

Здравствуйте, наши смелые и креативные!

Мы вас понимаем: каждый день – это битва за внимание учеников, борьба с гаджетами и попытки объяснить сложное простыми словами. А что, если мы предложим вам стать не просто преподавателем, а наставником-хакером?

– Используйте наши материалы, чтобы удивлять и вовлекать.

– Превращайте скучные темы в квесты и челленджи.

– Покажите ученикам, что учиться – это весело и круто!

Вместе мы сделаем образование таким, каким оно должно быть: интересным, современным и эффективным.

Дорогие родители!

Приветствуем вас, главные мотиваторы, спонсоры бутербродов и эксперты по фразе «Я же тебе говорил (а)!»

Мы знаем, что вы хотите для своих детей только лучшего. Вы мечтаете, чтобы уроки делались без слёз, чтобы учёба была в радость, а ваш ребёнок наконец перестал говорить: «Мне скучно!» и начал говорить: «Вау, это интересно!».

Что мы предлагаем вам и вашим детям:

– Учёба без нервов: Наши материалы объясняют сложное так, что даже вы захотите пересмотреть школьную программу!

– Экономия времени: Больше не нужно часами сидеть над домашкой – наши «читер-листы» и мемы помогут усвоить тему за 15 минут.

– Прозрачность: Вы всегда будете знать, что проходят ваши дети, и сможете поддержать разговор на любую тему (даже про квантовую физику!).

– Доверие: Когда ребёнок сам понимает предмет, вам не придётся контролировать каждую пятёрку и двойку.

Наши учебники – это мост между поколениями.

Теперь вы можете не повторять заученную фразу «Вот я в твои годы…», а сказать: «Давай вместе разберём эту тему по прикольным мемам!».

Почему мы это делаем?

Потому что верим:

– Учёба не должна быть пыткой.

– Каждый ребёнок гениален по-своему.

– Учителя – это супергерои, которым нужны современные инструменты.

– Юмор и креатив – лучшие помощники в освоении любого предмета.

Что ждет вас внутри?

– Объяснения, от которых хлопают ладоши (и рот от удивления).

– Задачи, которые хочется решать (да-да, такое бывает!).

– Мемы, которые помогут запомнить даже самую сложную тему.

– Советы, как блеснуть на уроке и наконец-то понять всё с первого раза.

Обращение ко всем:

Давайте договоримся: никакой скуки, никакой зубрёжки, только взлом системы вместе!

Делитесь своими успехами, задавайте вопросы, предлагайте темы для следующих взломов – мы всегда на связи!

P.S. Если бы этот учебник был человеком, он бы носил кепку задом наперёд, разбирался в мемах и знал, как объяснить квантовую физику с помощью котят.

С уважением, Ваш SchoolHacker.


Нам не нужна физика! (Или почему ваш смартфон – злейший враг этой идеи)

Давай признаем: физика кажется тем предметом в школе, который придумали специально, чтобы испортить тебе средний балл. Эти скучные формулы, задачи про вагоны и наклонные плоскости, учитель, который говорит о каких-то законах Ньютона так, будто это сводки с фронта… Зачем это всё? Мы же в XXI веке! У нас есть TikTok, умные дома, беспилотные машины и нейросети, которые рисуют котиков в стиле Ван Гога. Нам явно не нужна вся эта архаичная физика!

Правда, есть одна небольшая проблемка. Вернее, несколько миллиардов проблемок. И они прямо у тебя в кармане.

Сценарий №1: Утро. Будильник


Твое утро начинается с противного звона. Ты с раздражением тыкаешь в экран смартфона, чтобы его выключить. СТОП!

Первый акт предательства собственной идеи совершен. Ты только что воспользовался устройством, которое на 100% состоит из физики.

– Экран: ЖК или OLED? Это квантовая физика и оптика. Миллионы крошечных светодиодов, которые управляются электрическими полями (это электродинамика), чтобы покорить твое сердце яркой картинкой.

– Сенсорный экран: Емкостный экран реагирует на прикосновение твоего пальца, потому что твое тело обладает электрической емкостью (спасибо, электромагнетизм!). Никакого волшебства, только физика.

– Процессор: Это не просто «камешек». Это архитектура, основанная на квантовой механике! Миллиарды транзисторов, использующих туннельный эффект и законы полупроводников (раздел физики твердого тела), чтобы обрабатывать твои мемы со скоростью света.

– Звук будильника: Колебания динамической мембраны создают звуковые волны (раздел «Механика»), которые бегут по воздуху и раздражают твои барабанные перепонки. Опять она.

Вывод: твой смартфон – это не гаджет. Это памятник человеческому гению, построенный на фундаменте из всех разделов физики, которые ты так ненавидишь. Хочешь отказаться от физики? Выключай телефон. Навсегда. Ну как тебе такой вайб?

Сценарий №2: Завтрак. Тостер


Ты достаешь из тостера горячий, подрумяненный хлеб. А теперь задумайся: почему он подрумянился? Магия? Нет. Термодинамика и законы излучения.

Нагревательный элемент внутри тоста – это резистор, который преобразует электрическую энергию (опять она!) в тепловую. Тепло передается хлебу через теплопроводность и излучение, вызывая химическую реакцию (реакцию Майяра), которая и дает тот самый вкус и цвет. Без физики твой завтрак – это холодный, сырой хлеб. Звучит не так аппетитно, правда?

Ты пьешь сок из холодильника? Холодильник – это тепловая машина наоборот, работающая по законам термодинамики. Кипятишь чайник? Преобразование электрической энергии в тепловую с КПД меньше 100% (и да, КПД – это тоже физика).

Сценарий №3: Дорога в школу

Ты идешь пешком? Поздравляю, ты – воплощение законов механики. Ты прикладываешь силу трения ногами об асфальт (третьий закон Ньютона: сила действия равна силе противодействия), чтобы сдвинуть себя с места. Ты идешь против ветра? Аэродинамика! Ты дышишь? Диффузия газов в твоих легких!


Едешь на автобусе? Целый физический полигон на колесах:

– Двигатель внутреннего сгорания: Термодинамика в чистом виде.

– Тормоза: Преобразование кинетической энергии движения в тепловую энергию трения.

– Асфальт и шины: Коэффициент трения покоя и скольжения, от которого зависит, приедешь ты в школу или в кювет.

– Кондиционер/печка: Опять термодинамика!

Представь мир без физики на дороге. Машины не смогли бы тронуться, повернуть или остановиться. Они бы просто бесцельно скользили в пространстве, как призраки, пока не столкнулись бы друг с другом в молчаливом, бессильном балете хаоса.

Так зачем она МНЕ-то?!

«Ладно, – скажешь ты. – Мир работает на физике. Но я же не собираюсь становиться инженером! Зачем мне её учить?»

А вот зачем:

– Чтобы не быть лохом. Мир полон людей, которые продают «аномальные батареи», «исцеляющие браслеты» и прочую ересь. Знание базовых законов физики – это лучший детектор лжи. Тебе не смогут впарить магнитный браслет, «улучшающий кровообращение» (ибо кровь не обладает магнитными свойствами), или зарядить воду через телевизор.

– Чтобы понимать шутки. Самые крутые мемы и шутки – это интеллектуальные. Почему этот парень поскользнулся на банановой кожуре так комично? Потому что сила трения внезапно стремится к нулю! Почему коту так сложно сбросить со стола вазу? Инерция и центр масс! Физика – это скрытый код, который делает мир и юмор в нем глубже.

– Чтобы быть творцом, а не просто пользователем. Хочешь делать крутые видеоролики? Знание оптики и звука тебе в помощь. Хочешь разрабатывать игры? Без физики не будет правдоподобного движения, разрушений, полетов снарядов. Твой компьютер – самый мощный инструмент для творчества, придуманный физиками. Не знать, как он работает, – все равно что играть на гитаре, не зная, где находятся лады.

– Это круто. Серьезно. Ты когда-нибудь задумывался, что ты – потомок звезд? Атомы в твоем теле (углерод, кислород, азот) были синтезированы в ядрах давно взорвавшихся звезд. Ты – буквально дитя Вселенной, способное мыслить и изучать себя. Физика – это и есть история о том, кто мы и как устроен наш дом-Вселенная. Это самый эпический сериал из всех возможных, и ты в нем главный персонаж.

Заключение: Нужна ли нам физика?

Конечно, нет! Если тебе не нравится:

– Твой смартфон и интернет.

– Компьютерные игры и фильмы со спецэффектами.

– Музыка в наушниках.

– Транспорт, который ездит.

– Еда, которая хранится дольше дня.

– Тепло в доме зимой и прохлада летом.

– Понимание того, как устроен мир вокруг.

Если ты готов отказаться от всего этого и жить в пещере, питаясь сырыми кореньями и надеясь на милость духов… тогда да, нам не нужна физика.


Но если ты хочешь быть хозяином своей жизни, понимать технологии, которые ее определяют, и, может быть, однажды придумать что-то свое, что изменит мир… тогда физика – это не скучный школьный предмет. Это суперспособность.

Она не про решание задач в учебнике. Она про ответ на самый главный вопрос: «Как все это, черт возьми, работает?»

И ответ чертовски крутой.

## Тепловое движение и температура или почему ваш айс-латте всегда проигрывает

Привет, друг! Устройся поудобнее. Сейчас мы будем ломать твое представление о реальности. Видишь этот стол, на котором, возможно, стоит кружка с чем-то теплым? Он кажется таким твердым, непоколебимым, стабильным. Это ложь. Самая наглая и масштабная ложь, которую твой мозг рассказывает тебе каждый день.

На самом деле, ты положил руку на безумнейшую танцевальную вечеринку Вселенной, где триллионы невидимых молекул отжигают так, будто от этого зависит их жизнь. Спойлер: так оно и есть.

Глава 1. Warm-Up: Что за движ?

Тепловое движение – это не урок физики. Это самая грандиозная толкучка на грани давки в мироздании. Представьте себе самый переполненный концерт вашей любимой группы. Вот это оно, только в триллионы раз плотнее и безумнее.

Кто участники? Все! Абсолютно всё, что имеет массу и хоть какую-то форму, состоит из атомов и молекул. И они не стоят смирно. Они носятся, сталкиваются, вибрируют и крутятся с бешеной скоростью. Вечно. Это и есть тепловое движение – бессистемное, хаотичное и вечное движение частиц, из которых состоит вещество.

– В твердом теле (лёд, стол, твой телефон) – это самый строгий мошпит. Танцоры (молекулы) крепко держатся за руки (связи между ними сильные), но они яростно трясутся, толкаются и подпрыгивают на месте. Сдвинуться с места не могут, но энергия бьет через край.

– В жидкости (вода, газировка, суп) – это уже более вольный танцпол. Танцоры разорвали круг и толкаются в общей куче. Они могут перемещаться, перетекать, но все еще сталкиваются друг с другом каждую наносекунду.


– В газе (пар из чайника, воздух) – это полный хаос после отмены концерта. Танцоры в истерике носятся по всему помещению, редко сталкиваясь, но, когда сталкиваются – делают это со всей дури. Никаких правил, только скорость.


Вывод: Мир не статичен. Он динамичен, безумен и прекрасен в своем хаосе. А теперь главный вопрос: как измерить уровень безумия на этой вечеринке?

Глава 2. Температура: Измеряем уровень буйства

Итак, у нас есть клуб «Молекула». Там дискотека. Как понять, насколько там зажжено? Можно послушать у двери. Если слышен мощный ровный гул и стены вибрируют – там жарко. Если тишина и из-под двери дует холодом – там скучно.

Температура – это и есть наш способ измерить среднюю энергию этого безумия. Не энергию одного отдельного взбешенного танцора, а усредненную энергию всей толпы.

– Низкая температура (холодно) = Танцоры еле шевелятся. Они устали, лимонад закончился, играет медленный депрессивный дрим-поп. Движения вялые, столкновения редкие и ленивые. Пример: кусок льда. Молекулы еще держатся в кристаллической решетке (мошпит), но тряска уже не та.


– Высокая температура (горячо) = Танцоры сошли с ума! Им закачали адреналин прямо в кровь, играет бодрый хардкор, все носятся, сталкиваются со страшной силой, прыгают по стенам. Пример: кипящая вода. Молекулы так бешено двигаются, что рвут связи с соседями и улетают в свободный полет (превращение в пар).


Важное замечание: Мы измеряем СРЕДНЮЮ энергию. На любой дискотеке всегда найдется один чудак, который танцует как угорелый, пока все стоят, и один засоня, который спит в углу. Но в целом, по среднему показателю, мы понимаем – тут жарко или холодно.

Лайфхак: Почему чай остывает? Потому что его разгоряченные молекулы (безумные танцоры) своими мощными столкновениями раскачивают молекулы кружки, те – молекулы стола, а те – молекулы воздуха. Энергия буйства передается соседям, распределяется между всеми, и средний уровень падает. Вечеринка затухает. Ваш чай сливает энергию в окружающее пространство, как организатор, который выключает музыку и выгоняет всех из клуба.

Глава 3. Абсолютный ноль: Когда вечеринка мертва

Давайте представим самую печальную точку во Вселенной. Нет, не ваш аккаунт после бана. Есть состояние, называемое Абсолютный ноль (-273.15° C). Это теоретический предел, достичь которого невозможно.

Абсолютный ноль – это полный беспросветный день для молекул.

– Музыка выключена.

– Вкусняшки закончились.

– Кофе-машина сломана.

– Все танцоры замерли в идеальной, неподвижной позе. Ни малейшей дрожи.

– Полная, абсолютная остановка теплового движения.


Почему это невозможно? Потому что даже чтобы просто сидеть и ничего не делать, нужна энергия! Квантовая физика (наша главная зануда) говорит, что даже в самом спокойном состоянии есть какие-то крошечные колебания. Остановить это движение – все равно что остановить саму Вселенную.

Поэтому абсолютный ноль – это как уровень бога в игре. Все о нем слышали, все к нему стремятся, но достичь его невозможно в принципе.


Итоги (Чит-код):

– Всё движется. Абсолютно всё. Спокойствие – это иллюзия для слабаков.

– Температура – это не цифра. Это репутация вещества, показатель средней крутости его внутренней вечеринки.

– Холодно? Значит, молекулы тусят под скучную музыку. Горячо? Значит, у них полноценный фестиваль с огнем.

– Тепло передается – это когда зажженные танцоры с хорошей вечеринки переманивают к себе танцоров со скучной, раскачивая их своими движениями.

– Абсолютный ноль – это когда админ навсегда забанил всех с сервера под названием «Движ».

Квест на сегодня:

Возьми кубик льда из морозилки. Положи его на ладонь. Осознай, что ты только что принес к себе на руку клуб, где молекулы еле шевелятся. А теперь смотри, как он тает. Твоя рука – это крутейший диджей, который за счет своей энергии заводит эту холодную толпу, раскачивает ее, пока та не сорвется в безумный танец воды. Ты не просто плавишь лед. Ты – организатор самой грандиозной вечеринки в микромире.

Добро пожаловать в реальный мир. Он безумно динамичен.

## Внутренняя энергия или откуда берутся деньги на тусовку молекул!

Привет, друг! Сейчас мы залезем в самый сок. Мы уже знаем, что всё вокруг – это бешеная вечеринка молекул. Но у каждой тусовки есть своя касса. В мире физики эта касса называется Внутренняя Энергия.

Забудь скучные определения. Запоминай:

Внутренняя энергия (U) – это ВСЁ БОГАТСТВО, вся валюта, которая есть у вещества на его личном счету. Это суммарная энергия всей той дикой вечеринки, что идет внутри любого объекта.

Глава 1. Из чего состоит твое состояние? Два вида капитала

Любой уважающий трейдер скажет тебе: нельзя хранить все деньги в одном месте. Так и внутренняя энергия состоит из двух главных активов.

– Кинетическая часть (KE) – «Наличные на танцы»

– Это энергия движения наших безумных танцоров-молекул. Чем быстрее они носятся, сталкиваются и крутятся, тем больше у них этого «хайпового» капитала.


– Что влияет? Температура! Помнишь, температура – это СРЕДНИЙ показатель буйства? Вот это буйство и есть кинетическая часть внутренней энергии. Подогреваешь вещество – подбрасываешь им денег на «танцы», танцоры бесятся еще сильнее, их кинетическая энергия растет.

– Проще говоря: Это наличка, которую они тут же пускают в дело на танцполе.

– Потенциальная часть (PE) – «Вклад в банке под проценты»

– Это более серьезная валюта. Это энергия взаимодействия между молекулами. Представьте, что танцоры – это магниты. Когда их растаскивают подальше друг от друга (в газах), они «хотят» притянуться, у них есть потенциал для этого. Когда их прижимают очень близко (в твердых телах), они отталкиваются – и это тоже потенциал.


– Что влияет? Агрегатное состояние! Когда ты плавишь лед, ты не просто нагреваешь воду. Ты тратишь кучу энергии на то, чтобы разорвать крепкие связи-руки между молекулами в кристаллической решетке. Ты не увеличиваешь температуру (не делаешь им жарче), ты просто переводишь их в карман для других целей – меняешь структуру их взаимоотношений!

– Проще говоря: Это замороженные активы. Чтобы их использовать, нужно провести транзакцию (например, плавление или испарение).

Итог по главе:

U = KE + PE

Внутренняя энергия = Деньги на тусовку + Деньги на отношения между тусовщиками

Глава 2. Как пополнить свой внутренний счет? Два легальных хака

Ты не можешь просто взять и напечатать деньги. Также нельзя просто так взять и увеличить внутреннюю энергию тела. Есть два законных способа пополнить кошелек вещества.

Способ 1: Совершить работу (А) – «Заработать своим трудом»

Ты берешь и физически деформируешь объект. Тебе знакомо чувство, когда быстро-быстро трешь руки друг о друга, и они становятся горячими?

Что произошло? Ты совершил работу против силы трения. Ты буквально «вкачал» энергию своих мышц в хаотичное движение молекул кожи. Ты заставил их танцевать быстрее. Ты пополнил их кинетическую часть энергии.

Другой пример: Сожми воздух в велосипедном насосе. Поршень совершает работу над воздухом, сжимая его молекулы в меньшем объеме. Они начинают сталкиваться чаще – насос нагревается. Ты снова майнишь энергию для них.

Способ 2: Передать количество теплоты (Q) – «Сделать перевод»

Это самый простой и очевидный способ. Ты просто подносишь горячее к холодному.


– Что произошло? Энергия от более «богатой» (горячей) системы автоматически переводом (Q) переходит на кошелек более «бедной» (холодной) системы. Молекулы горячего тела – как богатые родственники – теряют немного своего капитала (остывают), а молекулы холодного тела – получают его и начинают двигаться быстрее (нагреваются).

– Пример: Кинул кубик льда в горячий чай. Чай сделал ап-транзакцию льду. Лед растаял (деньги ушли на разрыв связей – изменение потенциальной энергии), а чай остыл.

Глава 3. Закон Сохранения Энергии: Главное правило финансовой грамотности Вселенной

А теперь самое важное правило, которое не нарушается никогда. Его можно сформулировать так:

Энергия не создается из ничего и не исчезает в никуда. Она только переводится из одного кошелька в другой или конвертируется из одной формы валюты в другую.

Это – Закон сохранения энергии. Первое начало термодинамики, если хочешь занудствовать.

Формула:

ΔU = Q + A

Изменение внутренней энергии = Переведенное тепло + Совершенная над телом работа

– ΔU (Дельта U): Насколько изменился баланс на кошельке.

– Q (Количество теплоты): Внешний перевод от другого лица.

– A (Работа): Заработок трудом (если работу совершают НАД телом) или траты (если тело само совершает работу над внешним миром).

Разберем на примере банки с газировкой, которую ты трясешь:


– Ты совершаешь работу (А) – трясешь банку. Ты вкачиваешь энергию в систему.

– Эта энергия переходит в кинетическую энергию молекул, они бесятся еще сильнее.

– Внутренняя энергия (U) газировки растет.

– Когда ты открываешь банку, эта избыточная энергия тут же тратится на совершение работы – выталкивание наружу миллионов пузырьков газа. Внутренняя энергия падает.

Всё сходится. Баланс закрыт.


Итоги (Финансовый отчет):

– Внутренняя энергия — это общий баланс на кошельке вещества. Его финансовый портфель.

– Портфель состоит из двух активов: быстрые Наличные движения (KE) и стабильный Вклад взаимодействий (PE).

– Пополнить счет можно двумя способами: получить перевод тепла (Q) или заработать трудом через совершение работы над телом (A).

– ВСЕГДА помни главное правило финансов: ΔU = Q + A. Общий баланс системы + окружающей среды всегда постоянен. Невозможно создать деньги из ниоткуда или отправить их в никуда.

Квест на сегодня:

Возьми монетку. Положи ее на стол. Теперь интенсивно потри ее одним пальцем в течение 30 секунд. Что чувствуешь?

Поздравляю! Ты только что успешно провел трудовую операцию. Ты совершил работу силой трения, перевел энергию своего тела в кинетическую энергию молекул металла и увеличил внутреннюю энергию монетки. Теперь она на несколько миллиджоулей богаче. Ты – финансовый советник микромира.

## Способы изменения внутренней энергии тела или как прокачать внутреннюю энергию тела (легальные читы и запрещенные приемы)

Салют, геймер! Ты уже знаешь, что у каждого предмета есть свой крипто-кошелек – внутренняя энергия (U). Это суммарный запас сил его молекул-танцоров. Но хватит теории! Пришло время для практики. Как нам, скучающим богам в этом симуляторе, изменить этот баланс? Как заставить молекулы беситься быстрее или, наоборот, успокоить их?

Запоминай два легальных, одобренных разработчиками (законами физики) способа прокачки. Никаких читов, только хардкор!

Способ 1: Терминал перевода – Теплопередача (Q)

Самый простой, пассивный и распространенный способ. Он работает по принципу P2P-перевода энергии от одного тела к другому.

Суть: Ты подносишь два тела с разным уровнем «бабла» (температурой) друг к другу, и Вселенная автоматически делает перевод. Более «богатое» (горячее) тело делится своей энергией с более «бедным» (холодным), пока их балансы не сравняются (не установится тепловое равновесие).


Как это выглядит в игре:

– Халявный нагрев (Пополнение кошелька):

– Сценарий: Ты замерз и подошел к костру.

– Что происходит: Молекулы пламени – богачи с огромными запасами энергии. Они через инфракрасное излучение (это как Wi-Fi передача данных) делают ап-транзакцию молекулам твоей кожи. Твой кошелек U пополняется, ты греешься.

– Аналог: Получить донат на стриме.


– Вынужденная трата (Охлаждение кошелька):

– Сценарий: Ты кидаешь теплый лимонад в холодильник.

– Что происходит: Холодильник – это сейф с отрицательным балансом. Молекулы воздуха и стенок холодильника «забирают» энергию у молекул твоего лимонада через конвекцию (движение воздуха) и теплопроводность (контакт с полкой). Баланс U твоего напитка падает, он остывает.

– Аналог: Заплатить комиссию за перевод.


Три вида P2P-переводов (механизма теплопередачи):

– Теплопроводность (Контактер): Энергия передается при прямом столкновении «богатых» и «бедных» молекул. Как если бы ты передавал деньги из рук в руки. Пример: Ложка в горячем чае нагревается.

– Конвекция (Курьер): Энергию переносит само вещество, двигаясь. Как денежный перевод через курьера. Пример: Ветер остужает кожу, горячий воздух от батареи поднимается вверх.

– Излучение (Wi-Fi): Энергия передается через невидимые электромагнитные волны (инфракрасные). Как бесконтактная оплата или Bluetooth. Пример: Солнце греет Землю через космический вакуум.

Способ 2: Заработок майнингом – Совершение работы (А)

Это активный, хардкорный способ. Здесь ты не ждешь халявных переводов, а сам вкачиваешь энергию в систему, заставляя ее внутреннюю энергию расти через физическое воздействие.


Суть: Ты совершаешь механическую работу над телом. Энергия твоих мышц или другого источника напрямую конвертируется в кинетическую энергию хаотичного движения его молекул.

Как это выглядит в игре (ТОП-3 майнинг-активности):

– Майнинг трением (Самый популярный кликер):

– Действие: Быстро-быстро потереть ладони друг о друга.

– Что происходит: Ты заставляешь молекулы кожи на правой и левой руке интенсивно тереться друг о друга. Твои мышцы совершают работу против силы трения. Эта энергия не пропадает, а перекачивается в кинетическую энергию молекул. Они начинают двигаться быстрее – ладони нагреваются. Ты буквально намайнил тепло своими руками!

– Где пригодится: Разжечь костер трением палочек, согреть руки зимой.

– Майнинг деформацией (Кракер системы):

– Действие: Взять кусок алюминиевой проволоки и 10—20 раз резко согнуть и разогнуть ее в одном месте.

– Что происходит: Ты совершаешь работу по деформации металла. Энергия тратится на сдвиг слоев атомов друг относительно друга. Часть этой энергии превращается в тепло. Место сгиба станет горячим на ощупь. Ты взломал металл и заставил его выдать тебе энергию!

– Где пригодится: Чтобы понять, почему ломаются вещи от усталости металла.

– Майнинг давлением (Компрессионный фермер):

– Действие: Резко накачать велосипедное колесо насосом и потрогать нижнюю часть цилиндра.

– Что происходит: Ты силой сжимаешь воздух внутри насоса, совершая работу по уменьшению его объема. Молекулы воздуха втискиваются в меньшее пространство, начинают сталкиваться друг с другом и со стенками насоса чаще и сильнее. Их средняя кинетическая энергия растет – насос нагревается.

– Где пригодится: Объяснить, почему накачанный шиной баллон горячий.

Важный лайфхак: Оба способа равноправны и ведут к одному – изменению U. Закон сохранения говорит: ΔU = Q + A. Неважно, получил ли ты энергию переводом (Q) или намайнил ее сам (A). Результат одинаков – твой энергетический кошелек толстеет.

Эксплойт: Обратный процесс – Как слить энергию?

А что, если мы хотим не увеличить, а уменьшить внутреннюю энергию? Легко! Нужно просто заставить тело само совершать работу или отдавать тепло.

– Пример 1: Теплый воздух в комнате поднимается к холодному окну, отдает ему тепло (Q) и остывает. Он сделал перевод.

– Пример 2: Расширяющийся газ в двигателе автомобиля давит на поршень, совершая работу и теряя при этом свою внутреннюю энергию. Он потратил свои деньги на движение.


Итоги (Гайд по прокачке):

Хочешь изменить внутреннюю энергию тела? У тебя есть два скилла:

– Скилл «Донат» (Теплопередача Q):

– Описание: Пассивный перенос энергии от горячего к холодному.

– Типы атак: Контактная (теплопроводность), дистанционная (излучение), с привлечением юнитов (конвекция).

– Эффект: Изменение U без изменения агрегатного состояния (если энергии мало) или с изменением (если энергии много).

– Скилл «Майнинг» (Совершение работы А):

– Описание: Активное воздействие на тело (трение, удар, сжатие).

– Типы атак: Клинок трения, молот деформации, пресс давления.

– Эффект: Прямая конвертация механической энергии в тепловую. Резкий рост U.

Финал. Квест на закрепление материала:

Сценарий: У тебя есть банка с газировкой комнатной температуры. Тебе нужно охладить ее за 1 минуту без холодильника.

Задание: Используя оба способа, составь максимально эффективный план.

– Шаг 1 (Способ 2, Майнинг): Интенсивно потряси банку в течение 20 секунд. Ты совершишь работу над жидкостью, передашь ей энергию, ее U даже немного вырастет.

– Шаг 2 (Способ 1, Слив энергии): Оберни мокрой тряпкой и поставь на сквозняк или перед вентилятором.

– Вода с тряпки будет испаряться, забирая энергию у банки (Q).

– Ветер (конвекция) ускорит этот процесс, забирая тепло (Q).

Результат: Внутренняя энергия банки резко упадет, и она станет холодной.

Ты только что стал настоящим администратором энергетических счетов! Помни: в физике, как и в жизни, нельзя просто так взять и создать деньги из воздуха. Их можно только перевести или заработать.

## Теплопроводность или почему ложка в супе – это самый древний мессенджер

Привет, друг! Сегодня мы разберем один из самых старых, надежных и немного туповатых способов передачи тепла. Представь, что у тебя есть горячая новость (буквально). Ты можешь отправить ее через Wi-Fi (излучение), нанять курьера (конвекцию) или… просто пойти и рассказать на ухо соседу, который расскажет следующему, и так по цепочке. Этот «сарафанный радио» -метод в мире физики и называется теплопроводностью.

Готовься! Будет жарко. Но не сразу, а через несколько секунд, потому что тепло будет передаваться с опозданием.

Глава 1. Суть явления: Цепная реакция сплетен

Теплопроводность – это процесс передачи энергии от более горячей части тела к более холодной, путем непосредственного контакта и столкновения соседних молекул.

Давай смоделируем ситуацию. У нас есть металлический прут. Один его конец мы подержали в огне.

На горячем конце: Молекулы, как подписчики на концерте своей любимой группы, бесятся, прыгают и сталкиваются друг с другом с бешеной энергией.

Что происходит дальше? Эта разгоряченная молекула-фанат сталкивается со своей более спокойной соседкой и буквально кричит ей на ухо: «ЭЙ! ТАМ ТАКОЕ ПРОИСХОДИТ! ДВИГАЙСЯ БЫСТРЕЕ!». Передает ей часть своей энергии.


Та, вдохновившись, начинает двигаться быстрее и сталкивается со своей соседкой, передавая эстафету.

И так, по цепочке, волна возбуждения и тепла передается от молекулы к молекуле, пока не дойдет до другого конца прута.

Ключевой момент: Сами молекулы не бегут вдоль прута! Они остаются примерно на своих местах, как зрители на трибуне, делая «волну». Они лишь передают энергию друг другу через столкновения. Это не бег с факелом, а эстафета, где факел – это энергия.

Глава 2. Рейтинг проводников: Кто самый сплетник в мире веществ?

Не все вещества одинаково охотно участвуют в этих сплетнях. Одни – идеальные инфлюэнсеры, разносящие тепло мгновенно. Другие – молчуны, которые тянут с ответом неделями.

S-ТИП: Металлы (Короли сплетен)


– Почему: У них есть свободные электроны – это как супер-курьеры, которые носятся между атомами с бешеной скоростью. Представь, что вместо того, чтобы шептать на ухо, у металлов есть громкая связь в мессенджере с мгновенной доставкой. Электрон, нагревшись на одном конце, со скоростью пули летит к другому и врезается в тамошние атомы, передавая им энергию.

– Примеры: Серебро (абсолютный чемпион), медь, алюминий, железо.

– Лайфхак: Почему металлы на ощупь кажутся холодными? Потому что они моментально отводят тепло от твоей теплой руки! Они не холодные, они просто очень быстрые сплетники, которые сливают твое тепло в окружающую среду.

А-ТИП: Жидкости и обычные твердые тела (Середнячки)


– Почему: Здесь нет таких шустрых электронов-курьеров. Молекулы передают энергию по цепочке, толкаясь друг о друга, как люди в переполненном автобусе. Процесс идет, но гораздо медленнее.

– Примеры: Вода, стекло, кирпич, твое тело.

D-ТИП: Газы и вакуум (Абсолютные молчуны)


– Почему: Молекулы в газах расположены далеко друг от друга. Чтобы передать энергию через столкновение, им нужно сначала долететь до соседа. Это как пытаться перешептываться с другом, который стоит на другом конце пустого футбольного поля. Вакуум – это вообще полное отсутствие молекул. Передавать тепло некому. Полная тишина.

– Примеры: Воздух, пенопласт (пористый материал, заперший в себе воздух), шерсть (между ворсинками – воздух), вакуум в термосе.

– Лайфхак: Почему зимняя куртка греет? Не потому что она «выделяет» тепло! Она просто плохо проводит его. Она задерживает воздух между волокнами, а воздух – плохой проводник. Он не дает твоему теплу уйти наружу через цепочку столкновений. Куртка – это не печка, это стена молчания для твоей тепловой энергии.

Глава 3. Практикум: Где мы сталкиваемся с этим в жизни?

– Ложка в кружке: Ты помешиваешь ей горячий чай. Через несколько секунд ручка ложки становится теплой. Поздравляю! Ты только что запустил цепную реакцию сплетен среди атомов металла. Тепло от чая через столкновения молекул прошло всю длину ложки до твоей руки.

– Голый пол vs ковер: Зимой голый кафельный пол холодный на ощупь, а ковер – нет. Кафель – хороший проводник, он быстро отводит тепло от твоей ноги. Ковер (вернее, воздух в его ворсе) – плохой проводник, он не дает теплу ноги уйти в пол, поэтому ноге комфортно.

– Почему снег не тает под слоем снега? Снег – пористый материал, полный воздуха. Он обладает низкой теплопроводностью. Он не дает теплу из глубины земли уйти на мороз (поэтому под снегом земля не промерзает сильно) и не дает морозу снаружи проникнуть внутрь. Снег – это натуральный термос для почвы.

– Ручки кастрюль: Их делают из пластика или дерева – материалов с низкой теплопроводностью. Чтобы тепло от огня не передалось по металлической кастрюле к ручке и не обожгло тебе руку. Это встроенная защита от «сплетен».


Итоги (Мем-шпаргалка):

– Теплопроводность – это сарафанное радио в мире молекул. Энергия передается через личный контакт.

– Металлы – это Телеграм-каналы с миллионом подписчиков. Передают инфу мгновенно.

– Жидкости и стекло – это перешептывание в школьной столовой. Инфа идет, но медленно и с искажениями.

– Воздух и вакуум – это попытка пообщаться жестами через закрытое бронестекло. Почти бесполезно.

– Чтобы что-то утеплить, нам нужно окружить это плохим проводником (воздухом, пенопластом, шерстью), который прервет цепочку тепловых сплетен.

Квест на сегодня:

Проведи эксперимент.

Возьми три ложки: металлическую, пластиковую и деревянную. Опусти их в стакан с горячей водой так, чтобы торчали ручки. Через минуту потрогай ручки каждой ложки.

Металлическая будет теплой – чемпион по сплетням.

Пластиковая и деревянная будут холодными – они проигнорировали горячие новости из стакана.

Ты только что наглядно определил проводимость! Теперь ты не пользователь, ты – администратор этого процесса.

## Конвекция или бесплатное такси для тепла внутри твоей кастрюли

Привет, друг! Мы уже разобрали «сарафанное радио» молекул (теплопроводность) и «беспроводную передачу» (излучение). Но что, если горячим новостям нужно не просто перешептываться, а срочно добраться до другого района города? Вот тут на сцену выходит главный курьер, логист и перемешиватель всего – Конвекция.

Забудь про скучное определение. Вот наше:

Конвекция – это процесс переноса тепла путем перемещения самих разгоряченных молекул-тусовщиков с места на место. Это не просто передача слуха, это когда весь взволнованный человек вскакивает и бежит сам рассказывать новость всем подряд.

Глава 1. Суть явления: Горячие поцы против холодных поцов

Представь себе школьную дискотеку.

– У колонок (источник тепла): Самые зажженные танцоры. Им жарко, они энергичны, они активно двигаются и занимают много места. Им тесно, и они начинают подниматься наверх, в более прохладные и просторные зоны зала (например, на балкон).

– У входа (холодная зона): Стоят скромные ребята, которые только пришли. Они еще не раскачались, они холодные, плотные и занимают мало места.

– Что происходит? Горячие ребята поднимаются на балкон, а холодные – опускаются вниз, к колонкам, чтобы тоже погреться. Возникает поток или циркуляция людей.


Точно так же ведут себя молекулы в жидкости или газе! Нагретые молекулы, получившие свою дозу энергии, начинают двигаться быстрее, отталкиваются друг от друга и занимают больший объем. Их плотность уменьшается. А что делают менее плотные предметы? Правильно, они всплывают! Холодные, более плотные и тяжелые молекулы, наоборот, тонут.

Так и рождается конвекционный поток – бесконечный круговорот вещества, который переносит тепло с собой.

Глава 2. Где мы видим этого курьера? (Практика в стиле TikTok)

1. Кастрюля с супом или чайник (Классика жанра)

Ты ставишь кастрюлю на огонь. Дно нагревается.

– Шаг 1: Молекулы воды у дна получают халявную энергию (теплопроводностью от горячего металла) и превращаются в «горячих поцов».

– Шаг 2: Они становятся менее плотными и всплывают наверх, как воздушные шарики.

– Шаг 3: На их место опускаются холодные, «еще не проснувшиеся» молекулы с поверхности.

– Шаг 4: Процесс повторяется. Так возникает конвекционная ячейка – вертикальный круговорот, который перемешивает всю воду и равномерно ее прогревает. Это и есть кипение! Ты видишь эти пузыри? Это и есть те самые «горячие поцы», которые рвутся наверх!


2. Батарея отопления (Обогреватель твоей берлоги)

Батарея нагревает воздух вокруг себя.

– Горячий воздух становится легким и взлетает к потолку.

– Холодный воздух с пола подползает к батарее, чтобы занять его место.

– Так по всей комнате работает невидимый конвейер, который гоняет воздушные массы и греет тебя. Почему у тебя зимой мерзнут ноги? Потому что горячий воздух – под потолком, а холодный – у пола. Решение? Вентилятор на потолке, чтобы перемешать их!


3. Атмосфера Земли (Глобальный движ)

Это конвекция в масштабах всей планеты! Солнце нагревает экватор сильнее, чем полюса.

– Над экватором образуется гигантский восходящий поток теплого воздуха.

– У полюсов – нисходящий поток холодного.

– Эта разница в температуре и давлении – и есть причина ветров, ураганов и всей погоды на планете. Да-да, тот самый противный сквозняк из окна – это тоже работа конвекции!


Глава 3. Естественная vs Принудительная конвекция

Разработчики вселенной предусмотрели два режима работы этой механики:

Естественная конвекция: Это когда всё происходит само собой, благодаря силе тяжести. Горячее само всплывает, холодное само тонет. Как в кастрюле или у батареи. Это автопилот.

Принудительная конвекция: Это когда ты вмешиваешься и ускоряешь процесс. Ты становишься менеджером этой службы такси.

– Пример 1: Ты помешиваешь суп ложкой. Ты механически заставляешь двигаться, перемешивая горячие и холодные слои.

– Пример 2: Ты включаешь вентилятор. Ты создаешь искусственный ветер, который сдувает горячий воздух от процессора ноутбука и приносит холодный.

– Пример 3: Конвекционная духовка. В ней есть встроенный вентилятор, который гоняет горячий воздух по всему объему, чтобы пирог пропекся равномерно со всех сторон, а не только сверху и снизу. Это прокачанный уровень!


Итоги (Гайд по использованию):

– Конвекция – это не передача энергии, а переезд самих энергоносителей. Грузчик (молекула) сам садится в фуру (поток) и везет свой груз (тепло) в другой район.

– Движущая сила – Архимед. Все дело в плотности: горячее = легкое = всплывает, холодное = тяжелое = тонет.

– Где искать? Везде, где есть жидкости и газы! В чайнике, в атмосфере, в океане (океанические течения – это тоже конвекция!) и даже в макаронах, которые ты варишь.

– Хочешь ускорить? Включай принудительную конвекцию – мешай, дуй, используй вентиляторы. Стань боссом тепловых потоков.

Финал. Квест на закрепление материала:

Сценарий: Тебе нужно максимально быстро остудить чашку с самым лучшим в мире чаем.

Задание: Используй все три способа теплопередачи, сделав упор на конвекцию.

– Шаг 1 (Конвекция, принудительная): Возьми блюдце и начинай переливать чай из чашки в блюдце и обратно. Ты создашь мощный поток жидкости, который ускорит контакт горячего чая с более холодным воздухом. Это прямые рейсы вместо дрейфа по течению!

– Шаг 2 (Конвекция, естественная + Излучение): Оставь чашку на столе. Более горячие слои чая будут подниматься вверх, отдавая тепло воздуху (конвекция), и излучать его в виде ИК-волн (излучение).

– Шаг 3 (Теплопроводность): Поставь чашку на холодную поверхность (например, каменный подоконник). Через дно чашки тепло будет проводиться в подоконник.

Ты только что вручную управлял всеми процессами теплообмена! Теперь ты не пользователь, ты – инженер-теплотехник своей кухни.

## Конвекция: ветераны перемешивания и главные курьеры Вселенной

Салют, друг! Ты уже знаешь, что конвекция – это когда само вещество (жидкость или газ) берет тепло в руки и тащит его куда нужно. Это не просто передача эстафетной палочки, это когда весь бегун с палочкой садится в такси и едет на другой стадион.

Давай глянем, где этот неутомимый курьер трудится 24/7 без перерывов и выходных. От твоей кухни до края галактики!

Глава 1. Природные явления: От сквозняка до апокалипсиса

Природа – главный инженер-теплотехник. Она использует конвекцию в таких масштабах, что любая человеческая техника скромно курит в сторонке.

1. Атмосфера Земли – Глобальный климат-контроль

Представь, что наша планета – это гигантская трехкомнатная квартира, где комнаты – это климатические пояса.

– Экватор – жаркая кухня с духовкой. Солнце здесь жарит по полной. Воздух сильно нагревается, становится легким и взлетает вверх (восходящий поток).

– Полярные регионы – необогреваемая кладовка. Тут холодно. Воздух остывает, становится тяжелым и опускается вниз (нисходящий поток).

– Что происходит? Чтобы восполнить «убывший» наверх воздух на экваторе, холодный воздух от полюсов начинает подползать к экватору у поверхности земли. А на высоте, наоборот, воздух растекается от экватора к полюсам. Возникают гигантские конвекционные ячейки – как лопасти вентилятора размером с полушарие!

– Итог: Именно этот процесс формирует пассаты, муссоны и вообще всю ветровую систему планеты. Так что в следующий раз, когда тебя будет донимать ветер, знай – это просто работает гигантская конвекционная печка!


2. Образование облаков – Завод по производству пушистости

Ты же видел, как над костром поднимается дым? То же самое происходит с водяным паром.

– Солнце нагревает землю, та нагревает приземный воздух.

– Воздух, насыщенный влагой от рек, озер и твоих только что политых огурцов, всплывает вверх.

– На высоте давление падает, воздух расширяется и… остывает! (Вспомни, как холодно становится, когда поднимаешься в горы).

– Холодный воздух не может удерживать столько влаги, и она конденсируется в мельчайшие капельки – образуется облако. Так что каждое облако – это результат успешной работы конвекционного лифта!


3. Течения в океане – Подводное метро для тепла

Океан – это не просто лужа. Это мощная система отопления и охлаждения планеты.

– У экватора вода нагревается солнцем.

– Теплая вода (менее плотная) стремится на север и юг, к полюсам, неся с собой тепло (например, знаменитое Гольфстрим, которое греет всю Европу).

– У полюсов вода остывает, становится более соленой и плотной из-за образования льда, и опускается на дно, чтобы совершить обратное путешествие к экватору по глубинным течениям.

– Этот глобальный конвейер влияет на климат целых континентов!


Глава 2. Техника: Как человек приручил поток

Человек быстро смекнул, что не нужно изобретать велосипед, можно просто подсмотреть у природы и сделать свою, улучшенную версию.

1. Система отопления «батарея-воздух» – Дедушка всех обогревателей

Самая простая и гениальная система, работающая на естественной конвекции.

– Батарея нагревает воздух вокруг себя.

– Горячий воздух устремляется вверх к потолку.

– Его место занимает холодный воздух, который подходит со стороны комнаты и опускается вниз к батарее.

– Возникает круговорот – конвекционная ячейка в отдельно взятой комнате. Батарея даже не гудит, она просто греется, а воздух делает всю работу сам. Лениво и эффективно.

2. Конвекционная печь/духовка – Шеф-повар для перфекциониста

Обычная духовка греет ТЭНами сверху и снизу. Еда сверху подгорает, снизу сырая, а по центру… кто его знает.

Конвекционная духовка решает это просто – ставит внутрь вентилятор!

– Вентилятор принудительно гоняет горячий воздух по всему объему духовки.

– Исчезают холодные и перегретые зоны.

– Температура везде одинаковая, и пирог пропекается равномерно со всех сторон, а не только сверху и снизу. Это как если бы тебя обдувало равномерно со всех сторон феном, а не только с двух.

3. Охлаждение процессора в ПК/Ноутбуке – Спасатель от сгорания

Твой компьютер во время игры – это маленький аналог Солнца. Процессор раскаляется до температур, при которых можно жарить яичницу.

– На него ставят радиатор (кусок металла с ребрами) и вентилятор.

– Радиатор забирает тепло от процессора (теплопроводность).

– Вентилятор создает мощный поток воздуха, который обдувает ребра радиатора. Этот поток (принудительная конвекция) уносит горячий воздух прочь и приносит новый, холодный.

– Нет этого вентилятора – и естественная конвекция не справится с таким жаром. Компьютер бы просто сгорел. Так что цени гул кулера – это звук работы принудительной конвекции, спасающей твой апгрейд.


Итоги (Мем-шпаргалка):

– В природе конвекция – это Главный Логист, распределяющий тепло по планете. Ветер, облака, течения – всё это она.

– В технике конвекция – это Крутой Механик, которого позвали на помощь, когда естественных процессов не хватает.

– Естественная конвекция работает сама по себе (батарея). Это автопилот.

– Принудительная конвекция – когда мы ставим вентилятор (духовка, ПК). Это турбо-режим.

Финал. Квест на наблюдательность:

В течение дня найди и сфотографируй (или просто заметь) 5 примеров конвекции вокруг себя.

– Пар от чашки или кастрюли (восходящий поток).

– Пылинки, танцующие в луче света у батареи (их кружит конвекционный поток воздуха).

– Работающую вытяжку над плитой (принудительная конвекция – мощный вентилятор вытягивает горячий воздух).

– Кипящую воду в прозрачном чайнике (видно, как пузыри идут снизу вверх).

– Облако на небе (вершина конвекционного потока).

Осознай, что ты живешь внутри гигантской системы потоков, и ты только что научился их видеть. Ты прокачал свой скилл наблюдения за реальностью!

## Излучение или беспроводная зарядка от Вселенной, или почему тебя поджаривает Солнце

Привет, друг! Мы уже разобрали два способа передачи тепла, которые требуют прямого контакта или посредников: «шепот молекул» (теплопроводность) и «курьерскую доставку» (конвекцию). Но что, если нужно отправить тепло напрямую, через полную пустоту, без всяких посредников? Вот тут на сцену выходит самый крутой и загадочный способ – Излучение.

Забудь про провода и молекулы. Здесь работает магия. Ну, или почти магия.

Глава 1. Суть явления: Wi-Fi для тепла

Излучение – это передача энергии с помощью невидимых электромагнитных волн. Да-да, тех самых, что работают в твоем телефоне для Wi-Fi и Bluetooth. Только здесь вместо гигабайтов котиков передаются джоули тепла.

Представь, что каждое горячее тело – это не просто кусок вещества, а радиостанция, которая постоянно вещает в эфир на своей собственной волне. И чем горячее тело, тем мощнее его передатчик и тем «жарче» его песни.

– Солнце – это мега-мега-супер-радиостанция, которая вещает на всю Солнечную систему.

– Костер – это местная пиратская радиостанция в лесу.

– Твоя собственная рука – это скромный блогер, который тоже что-то вещает, но очень и очень слабо.

Этим волнам не нужна среда. Они спокойно летят через вакуум, воздух и даже некоторые материалы. Именно поэтому Солнце греет Землю через 150 миллионов километров абсолютной пустоты! Это и есть настоящая беспроводная передача энергии.


Глава 2. Инфракрасное зрение: Как увидеть невидимое?

Большая часть теплового излучения от обычных предметов (вроде батареи, чашки чая или тебя) приходится на инфракрасный (ИК) диапазон. Это невидимые для наших глаз волны. Но мы можем их чувствовать кожей как тепло.

А теперь – самое интересное. Ты можешь его увидеть! С помощью специальных приборов – тепловизоров. Они переводят невидимое ИК-излучение в видимую картинку, где разным температурам соответствуют разные цвета.

– Представь, что надеваешь очки со спецэффектами: Горячие предметы (батарея, лампочка, твой кот, спящий на ноутбуке) светятся красным, оранжевым, желтым.

– Холодные предметы (окно зимой, стакан с морсом, недопитый чай) светятся синим и фиолетовым.

– Ты сам в таких очках будешь похож на инопланетянина – яркое пятно с горячей головой и грудью и более холодными руками и ногами.


Кстати, змеи видят мир примерно так – у них есть орган, чувствительный к ИК-излучению. Для них мы все – ходячие обогреватели.

Глава 3. От Костра до Космоса: Где встречается этот суперскилл?

1. Солнце – наш главный сантехник и энергетик

Это абсолютный чемпион по излучению. Оно посылает на Землю гигантское количество энергии в виде света и тепла. Без этого мы были бы ледышкой, летящей в темноте. Фотосинтез, погода, жизнь – всё завязано на этом лучистом даре.

2. Костер, камин, обогреватель-«рефлектор»

Почему ты греешься у костра, даже если ветер дует с другой стороны? Потому что ты ловишь его лучистое тепло. Теплопроводность и конвекция тут почти ни при чем (разве что ты подставил руки прямо к пламени). Тепловые лучи летят по прямой и греют тебя напрямую, как Солнце. То же самое с камином или старым добрым обогревателем с блестящим задником (он как раз нужен, чтобы отражать лучи в комнату, а не греть стену).

3. Микроволновая печь – Обжорка для молекул

Да-да, это тоже излучение! Только не инфракрасное, а микроволновое. Эти волны действуют точечно: они заставляют вибрировать молекулы воды в пище. А когда молекулы вибрируют – они сталкиваются и передают друг другу энергию, то есть нагреваются. Микроволновка не «излучает тепло», она заставляет еду саму себя нагревать изнутри. Это, как если бы ты заставил всю толпу на концерте прыгать одновременно – стало бы жарко очень быстро.

4. Термос – Непреодолимая стена для сплетен

Как термос сохраняет тепло? Он создает вакуум между стенками. Помнишь? Вакуум – это отсутствие вещества. Нет молекул – некому передавать тепло проведением или конвекцией. Остается только излучение. Поэтому внутренние стенки термоса делают зеркальными! Они отражают тепловые лучи обратно внутрь, не давая энергии уйти наружу. Термос буквально запирает тепло в ловушку с зеркальными стенами!

Глава 4. Тёмная сторона силы: Когда излучение бывает опасным

Не всё излучение безобидно. Чем короче длина волны и выше частота, тем больше энергии она несет и тем опаснее может быть.

– Ультрафиолет (УФ) от Солнца: Полезно в малых дозах (витамин D), но в больших – вызывает солнечные ожоги и может повредить ДНК клеток кожи. Крем от загара – это твой щит от слишком мощного «вещания».

– Рентгеновское излучение: Может проходить сквозь ткани (поэтому им делают снимки костей), но тоже в больших дозах опасно. Врачи используют его осторожно.

– Гамма-излучение: Самый мощный и опасный вид. Это как спам и вирусы от Вселенной. От него защищают толстые слои свинца и бетона.

Но не пугайся! Обычное тепловое (инфракрасное) излучение от чашки чая абсолютно безопасно. Это как безобидный мем в ленте, а не вирусная рассылка.


Итоги (Гайд по использованию):

– Излучение – это передача тепла лучами, без участия вещества. Настоящая магия.

– Видимый свет – это тоже излучение, просто его частоту могут видеть наши глаза.

– Инфракрасное (ИК) излучение – это и есть главное тепловое излучение, которое мы чувствуем кожей.

– Чем горячее объект, тем больше энергии он излучает и тем короче длина волны (от ИК к видимому свету и дальше). Раскаленный докрасна металл уже светится – он перешел из ИК-диапазона в видимый!

– Чтобы принять излучение, нужно просто оказаться на пути лучей. Чтобы его не принять, нужно отразить его (зеркалом) или поглотить (черной поверхностью).

Финал. Квест на закрепление материала:

Сценарий: У тебя есть два одинаковых стакана с горячим чаем. Но один стакан белый и блестящий внутри, а второй – матовый и темный.

Задание: Угадай, в каком стакане чай остынет быстрее? Почему?

Ответ: В темном матовом стакане. Гладкая блестящая поверхность отражает тепловое излучение обратно внутрь, как термос. А черная матовая поверхность, наоборот, хорошо поглощает излучение, но уже снаружи (от более холодного воздуха), и хорошо его излучает наружу, то есть активнее отдает тепло.

Ты только что спланировал термодинамический эксперимент! Теперь ты знаешь, почему летом лучше носить светлую одежду (она хуже поглощает солнечное излучение), а радиаторы красят в белый цвет (чтобы они лучше излучали тепло в комнату). Ты – повелитель лучей.

## Количество теплоты или валюта для микромира, сколько стоит согреть хомяка?

Привет, друг! Ты уже знаешь, что энергию можно передавать тремя путями: шепотом (теплопроводность), курьером (конвекция) и по воздуху (излучение). Но возникает вопрос: сколько именно энергии нужно передать, чтобы, например, вскипятить чайник или растопить айс-латте в твоей кружке?

Это «сколько» и есть количество теплоты. Давай разберемся, что это за валюта, как ее считать и на что ее можно обменять в микромире.

Глава 1. Q – не про статус, а про тепло

В физике количество теплоты обозначается буквой Q. Это не про «Q» из James Bond, это про «Quantity of heat» (количество тепла).

Q – это энергия, которую тело получает или отдает при теплопередаче. Не энергия вообще, а именно та ее часть, что ушла на изменение температуры или на смену агрегатного состояния (плавление, испарение).

Представь, что у тебя есть виртуальный кошелек U (внутренняя энергия). Q – это не сам кошелек, а сумма перевода, который на этот кошелек пришел или с него ушел.

– Если Q> 0 – тебе пришел донат. Твое тело получило энергию, его внутренняя энергия увеличилась (нагрелось).

– Если Q <0 – ты совершил трату. Твое тело отдало энергию, его внутренняя энергия уменьшилась (остыло).

Глава 2. Джоуль – главная валюта Вселенной

Чем измеряют деньги? Долларами, рублями, биткоинами. Чем измеряют количество теплоты? Джоулями [Дж].

1 Джоуль – это примерно то количество энергии, которое нужно, чтобы поднять яблоко на 1 метр. Представь: одно яблоко, один метр. Вот и весь Джоуль.


Но чтобы вскипятить чайник, нужны уже не единицы, а сотни тысяч Джоулей. Это как рассчитываться за квартиру копейками – неудобно.

Поэтому есть и другие, более крупные «купюры»:

– 1 килоджоуль (кДж) = 1000 Дж (Тысяча)

– 1 мегаджоуль (МДж) = 1 000 000 Дж (Миллион)

А что с калориями? Это устаревшая валюта, как золотые монеты. Ее до сих пор используют в диетологии.

– 1 калория (кал) – это количество теплоты, необходимое для нагрева 1 грамма воды на 1° C.

– 1 килокалория (ккал) = 1000 кал – это уже для 1 кг воды. Именно ее указывают на продуктах как «калорийность».

– Валютообменник: 1 кал ≈ 4,2 Дж. Так что, съедая пончик на 300 ккал, ты получаешь примерно 1 260 000 Дж энергии! Теперь ты понимаешь, почему его так сложно «отработать» в зале.


Глава 3. На что тратятся эти «деньги»? Две главные статьи расходов

Когда ты переводишь Q на кошелек вещества, оно может потратить эти джоули двумя способами:

1. Покупка «Скорости» (Нагревание/охлаждение)

Энергия тратится на то, чтобы увеличить среднюю скорость молекул, то есть повысить температуру.

Сумма чека зависит от трех факторов:

– Масса (m): Чем больше вещества, тем больше молекул нужно «раскачать», тем дороже. Нагреть стакан воды дешевле, чем бассейн.

– Вещество (c): У каждого вещества своя «жадность» – удельная теплоемкость (c). Это цена за раскачку 1 килограмма на 1 градус.

– Вода (c = 4200 Дж/кг*°C) – самый «жадный» потребитель. Ее очень сложно и нагреть, и остудить. Она хранит в себе много тепла.

– Железо (c = 460 Дж/кг*°C) – проще простого. Нагрел – быстро стало горячим, остудил – быстро остыло.

– Разница температур (Δt): На сколько градусов нужно изменить температуру. Понятно, что вскипятить (ΔT = 80° C) дороже, чем просто подогреть (ΔT = 20° C).

Формула-калькулятор для этой покупки:

Q = c * m * Δt

2. Покупка «Преображения» (Смена агрегатного состояния)

А вот это интереснее! Здесь энергия тратится не на нагрев, а на ломку отношений между молекулами.

– Чтобы растопить лед, нужно разорвать жесткие связи в кристаллической решетке. Нужно заплатить удельную теплоту плавления (λ).

– Чтобы испарить воду, нужно вырвать молекулы из объятий соседей и отправить в свободный полет. Нужно заплатить удельную теплоту парообразования (L).

Самое крутое: пока идет плавление или кипение, температура не меняется! Все джоули уходят на скрытую работу по изменению структуры. Лед тает при 0° C, а вода кипит при 100° C, и хоть ты что делай.

Формулы-калькуляторы для этих апгрейдов:

– Для плавления/кристаллизации: Q = λ * m

– Для испарения/конденсации: Q = L * m

Глава 4. Крипто-трейдер в мире тепла

Давай смоделируем ситуацию. У тебя есть 1 кг льда при -20° C. Ты хочешь получить из него пар. Сколько Q тебе нужно?

– Нагрев льда от -20° C до 0° C: Платим по формуле Q₁ = c (льда) * m * Δt

– Плавление льда при 0° C: Платим Q₂ = λ * m (температура не меняется!)

– Нагрев воды от 0° C до 100° C: Платим Q₃ = c (воды) * m * Δt

– Испарение воды при 100° C: Платим Q₄ = L * m (температура снова не меняется!)

Общий счет: Qобщ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

И окажется, что самые большие траты – это не нагрев, а именно плавление и испарение! Особенно испарение. Чтобы превратить кипящую воду в пар, нужно энергии в 5,5 раз больше, чем для того, чтобы довести лед с -20° C до кипения! Вот это да!


Итоги (Финансовый отчет):

– Q – это не энергия, а сумма перевода тепловой энергии.

– Джоуль [Дж] – основная валюта для расчета за тепло.

– Деньги можно потратить на:

– Повышение температуры (формула: Q = c*m*Δt)

– Смену агрегатного состояния (формулы: Q = λm и Q = Lm)

– Вода – самая «дорогая». Ее сложно нагреть, сложно расплавить и очень сложно испарить. Но зато она отлично хранит тепло!

– Во время плавления и кипения температура не меняется! Все уходит на скрытую работу.

Финал. Квест на расчет:

Сценарий: Ты решил сварить макароны. Наливаешь в кастрюлю 2 литра воды (m = 2 кг) из-под крана (t₁ = 15° C). Вода закипела (t₂ = 100° C).

Задание: Прикинь, сколько мегаджоулей (МДж) ты сжег на плитке, чтобы просто вскипятить воду? (Удельная теплоемкость воды c = 4200 Дж/кг*°C).

Решение:

ΔT = 100° C – 15° C = 85° C

Q = c * m * ΔT = 4200 Дж/кг*°C * 2 кг * 85° C = 714 000 Дж = 0,714 МДж

Почти мегаджоуль! А ведь это только чтобы вскипятить, а не сварить сами макароны! Цени труд своей плитки.

## Удельная теплоемкость: жадность веществ, или почему вода – главный энергоблогер Вселенной

Привет, друг! Ты уже знаешь, что чтобы нагреть вещество, нужно передать ему количество теплоты Q. Но вот незадача: один килограмм железа и один килограмм воды при одинаковом нагреве ведут себя по-разному! Железо становится горячим за секунды, а вода упорно тянет время.

В чем подвох? Всё дело в их жадности! А точнее, в удельной теплоемкости.

Глава 1. Что это такое? Цена за раскачку

Удельная теплоемкость (c) – это количество энергии, которое нужно передать 1 килограмму вещества, чтобы нагреть его на 1 градус Цельсия.

Проще говоря, это цена вопроса. Сколько джоулей нужно заплатить, чтобы «подкупить» молекулы вещества и заставить их двигаться быстрее.

– Формула: c = Q / (m * ΔT)

– Единицы измерения: Джоуль на килограмм-градус Цельсия [Дж/кг*°C].

Чем выше удельная теплоемкость вещества, тем оно «жаднее» – тем больше энергии требует для своего нагрева.

Глава 2. Рейтинг жадности: Кто самый прожорливый?

Давай посмотрим на цифры и сразу всё поймем.

– Абсолютный чемпион по жадности: ВОДА


– c = 4200 Дж/кг*°C

– Вот это да! Чтобы нагреть 1 кг воды на 1° C, нужно целых 4200 Дж! Это как поднять 4200 яблок на 1 метр! Вода – самый большой энергомарафон во Вселенной. Она не просто пьет энергию, она требует добавки.

– Серебряный призер: Дерево, спирт, лед


– c ≈ 2000—2500 Дж/кг*°C

– Тоже довольно жадные ребята, но до воды не дотягивают.

– Бронза: Алюминий


– c = 920 Дж/кг*°C

– Уже скромнее. Но все еще требует почти в 5 раз меньше энергии, чем вода.

Участники без медалей: Железо, сталь, кирпич


– c ≈ 400—500 Дж/кг*°C

– Вот это по-нашему! Скромные, не прожорливые. Нагрелись быстро и довольны.

Аутсайдеры: Свинец, золото


– c ≈ 100—130 Дж/кг*°C

– Совсем скромняги! Им нужно всего чуть-чуть энергии, чтобы стать горячими. Почти даром!

Глава 3. Почему вода такая жадная? Ее секретный скилл

У воды самая высокая удельная теплоемкость среди веществ. Почему? Все дело в ее молекулярной структуре.

– Молекулы воды – социальные танцоры. Они не просто бегают, они крепко держатся друг за друга водородными связями (как на групповом флешмобе).

– Чтобы раскачать такую дружную тусовку, нужно много энергии. Сначала энергия тратится на растяжение этих связей, и только потом – на увеличение скорости.

Вывод: Вода – это не просто жидкость, это энергетический аккумулятор. Она медленно нагревается, но и медленно остывает, сохраняя тепло очень долго.

Глава 4. Где это встречается в жизни? Сверхспособность воды

1. Мировой океан – термостат планеты

Летом океан медленно поглощает огромное количество солнечного тепла, не давая Земле превратиться в сковородку. Зимой он медленно отдает это тепло, согревая воздух. Благодаря своей жадности вода сглаживает перепады температур на Земле. Она – гигантский батарейка для всей планеты!

2. Система охлаждения в автомобиле

Воду заливают в радиатор не просто так. Она может забрать ОЧЕНЬ много тепла от двигателя, прежде чем сама закипит. Дешевый и эффективный охладитель!

3. Грелки и охладители

– Грелка: Горячая вода остывает очень медленно (потому что она жадная и не хочет расставаться с энергией). Поэтому она долго греет.

– Охладитель для напитков: Холодная вода, наоборот, медленно нагревается. Поэтому бутылку с водой, пролежавшую в холодильнике, можно использовать как охлаждающий элемент.

4. Кулинарный лайфхак

Почему на сковородке кусок мяса подгорает за минуту, а в кастрюле с водой он может тушиться часами и не пригорать? Потому что вода забирает на себя избыточное тепло, не давая температуре подняться выше 100° C (пока вся не выкипит). Она – природный ограничитель температуры!


Глава 5. Сравнительная таблица в стиле мемов:


Итоги (Чит-лист):

– Удельная теплоемкость (c) – это мера жадности вещества к энергии.

– Чем больше (c), тем сложнее вещество нагреть и тем сложнее остудить.

– Вода – рекордсмен по жадности (c = 4200 Дж/кг*°C). Это ее суперсила, которая регулирует климат на Земле.

– Формула для расчета оплаты: Q = c * m * ΔT. Сколько энергии (Q) нужно, чтобы подкупить массу (m) вещества с жадностью (c) на изменение температуры (ΔT).

Финал. Квест на закрепление материала:

Сценарий: У тебя есть две одинаковые кастрюли. В одну ты налил 1 литр воды (c = 4200), в другую – 1 литр подсолнечного масла (c ≈ 1700). Поставил их на одинаковые огни.

Задание: Угадай, что закипит быстрее? Почему?

– Ответ: Масло! У него удельная теплоемкость почти в 2.5 раза меньше, чем у воды. Оно менее «жадное» и требует намного меньше энергии для нагрева. Его молекулы проще подкупить!

## Расчет количества теплоты или инструкция по закупке тепла для чайников (в прямом смысле)

Привет, друг! Ты уже знаешь, что у каждого вещества есть своя «жадность» (удельная теплоемкость). Теперь пришло время научиться рассчитывать, сколько же именно энергии нужно, чтобы, например, вскипятить воду для макарон или остудить газировку до идеальной температуры.

Это как сделать точный заказ в интернет-магазине тепла. Не больше, не меньше – именно столько, сколько нужно!

Глава 1. Основная формула: Калькулятор для покупки температуры

Представь, что ты заказчик, а вещество – исполнитель. Ты говоришь: «Мне нужно нагреть вот этот кусок вещества на столько-то градусов». Исполнитель смотрит на свою «жадность» и выставляет счет.

Формула счета выглядит так:

Q = c * m * Δt

Расшифровываем, что ты только что заказал:

– Q [Дж] – Итоговый счет. То самое количество теплоты, которое ты должен заплатить (если нагреваешь) или которое тебе вернут (если охлаждаешь).

– c [Дж/кг*°C] – Коэффициент жадности (удельная теплоемкость). Насколько алчное это вещество? Вода будет дорого стоить, а железо – почти даром.

– m [кг] – Масса заказа. Насколько большую порцию вещества ты хочешь нагреть? Кипятить стакан воды или целое озеро? Разница в цене будет ого-го!

– Δt [°C] – Апгрейд температуры. На сколько градусов ты хочешь улучшить ситуацию? Слегка подогреть или дожарить до углей?

Глава 2. Практикум: Разбор заказов из реальной жизни

Заказ №1: «Хочу вскипятить воду для пельмешек»

– Исходные данные: У тебя есть 1.5 литра воды (m = 1.5 кг) из-под крана. Ее температура t₁ = 15° C. Ты хочешь довести ее до кипения t₂ = 100° C.

– Расчет:

– Считаем апгрейд температуры: Δt = t₂ – t₁ = 100 – 15 = 85° C

– Смотрим коэффициент жадности воды: c = 4200 Дж/кг*°C

– Подставляем в формулу и считаем счет:

– Q = 4200 * 1.5 * 85 = 535 500 Дж

– Итог: Чтобы вскипятить воду для пельмешек, тебе нужно 535 500 Дж энергии. Это как поднять 535 500 яблок на 1 метр! Теперь ты понимаешь, почему плитка жужжит и греется.

Заказ №2: «Хочу остудить газировку из холодильника»

– Исходные данные: Ты достал банку газировки массой 0.33 кг из холодильника (t₁ = 5° C). Ты хочешь остудить ее еще сильнее, бросив в нее лёд, чтобы получить t₂ = 2° C.

– Важный момент: При охлаждении тело выделяет тепло! Мы рассчитываем, сколько тепла оно отдаст.

– Расчет:

– Считаем «понижающий» апгрейд: Δt = t₂ – t₁ = 2 – 5 = -3° C (Да, Δt может быть отрицательным!)

– Газировка – это в основном вода, берем c = 4200 Дж/кг*°C

– Считаем:

– Q = 4200 * 0.33 * (-3) = -4158 Дж

– Итог: Банка газировки выделит 4158 Дж тепла. Знак «минус» как раз указывает на то, что тело не получает, а отдает энергию. Это тепло заберет лед, растаяв.

Глава 3. Лайфхаки от продвинутого теплопокупателя

1. Экономь на массе!

Не грей лишнего. Нужно налить чашку чая? Не грей полный чайник! Чем меньше m, тем меньше энергии Q ты потратишь. Это как заказать одну пиццу вместо пяти.

2. Учитывай «жадность»!

Помни, что алюминиевая кастрюля нагреется в 9 раз быстрее, чем налитая в нее вода (т.к. c алюминия в 9 раз меньше). Сначала греется посуда, а потом уже она греет воду.

3. Осторожно с апгрейдом Δt!

Нагреть суп с 20° C до 40° C – одно дело. А вот с 20° C до 120° C (что невозможно при нормальном давлении) – уже другое. Не заказывай слишком крутой апгрейд без необходимости!

Глава 4. Что будет, если ошибся в расчетах?

Если заказал слишком мало Q: Тело не нагреется до нужной температуры. Будет как недожаренная котлета – снаружи тепло, а внутри холодное. Продавец (природа) тебя обманул? Нет, ты просто недоплатил!

Если заказал слишком много Q: Тело перегреется. Вода выкипит, еда подгорит, пластик расплавится. Ты переплатил, и товар испортился!


Итоги (Гайд по заказу):

– Определи цель: Что будешь греть/остужать? (m)

– Узнай характер вещества: Какой у него коэффициент жадности? (c)

– Реши, насколько изменишь температуру: На сколько градусов апгрейдишь? (Δt)

– Посчитай счет по формуле: Q = c * m * Δt

– Оплати энергией: Передай рассчитанное Q через плиту, костер или лед.

Финал. Контрольный заказ:

Сценарий: Ты решил пожарить картошку на сковородке. Масса сковородки 0.8 кг (из железа, c = 460 Дж/кг*°C). Ты нагреваешь ее с 25° C до 200° C.

Задание: Сколько энергии ты передал сковородке, прежде чем положить на нее картошку?

Решение:

Δt = 200 – 25 = 175° C

Q = 460 * 0.8 * 175 = 64 400 Дж

Всего 64 400 Дж! И это еще без учета самой картошки! Цени труд своей плитки. Теперь ты не просто пользователь, ты – грамотный заказчик тепловой энергии

## Энергия топлива: концерт с выхлопом или почему бензин – это законсервированная ярость Солнца

Привет, друг! Ты когда-нибудь задумывался, что делает бензин таким крутым? Почему от литра этой вонючей жидкости можно проехать на машине километры, а от литра воды – нет? Всё дело в том, что топливо – это не просто жидкость. Это законсервированный солнечный концерт, который ждал миллионы лет, чтобы отжечь в твоем двигателе!

А ключ к пониманию этого – удельная теплота сгорания. Готовься, будет жарко!

1. Что такое топливо? Консервы из древних организмов

Миллионы лет назад по Земле бродили динозавры, плавали гигантские водоросли и рос буйный лес. Они кушали солнечный свет (благодаря фотосинтезу) и копили в себе энергию.


Потом они умерли. Их останки засыпало песком и илом. Под огромным давлением и без доступа кислорода за миллионы лет они превратились в топливо: нефть, газ, уголь.

Вывод: Сжигая бензин в моторе, ты на самом деле высвобождаешь солнечную энергию, которую уловили растения мезозойской эры! Ты едешь на древнем солнце. Это же круче, чем любая фантастика!

Глава 2. Удельная теплота сгорания (q) – Рейтинг крутости топлива

Как понять, какое топливо лучше? Кто даст больше жару? Для этого ученые придумали удельную теплоту сгорания.

q – это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 килограмма топлива.

Проще говоря, это КПД топлива. Чем больше q, тем больше энергии спрятано в каждом килограмме, тем оно «круче».

– Единицы измерения: [Дж/кг] или [МДж/кг] (мегаджоули на килограмм).

– Формула для расчета энергии от любого количества топлива:

Q = q * m

Q – Общее количество теплоты (Дж)

– q – Удельная теплота сгорания (Дж/кг) – его «крутость»

– m – Масса топлива (кг)

Глава 3. ТОП-лист топлива: Кто самый мощный?

Давай посмотрим на цифры. Представь, что это рейтинг мощности, как у автомобилей.

– Абсолютный чемпион: ВОДОРОД (q ≈ 120 МДж/кг)

– Вот это да! Самый энергоемкий элемент во Вселенной. Его используют в ракетах и перспективных автомобилях. Горит чисто (с водой), но очень взрывоопасен. Настоящий гоночный болид среди топлива.


– Второе место: ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (метан) (q ≈ 50 МДж/кг)

– Крутой и чистый. Горит почти без сажи, поэтому его используют для отопления домов и готовки. Как надежный семейный внедорожник.


– Третье место: БЕНЗИН (q ≈ 44 МДж/кг)

– Классика жанра. Мощный, относительно дешевый, легко транспортировать. Король дорог. Как популярный хэтчбек.


– Участники: ДИЗЕЛЬ (q ≈ 43 МДж/кг)

– Рабочая лошадка. Чуть менее энергоемкий, но дешевле. Любим грузовиками и тракторами.


– Аутсайдер: ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ (q ≈ 31 МДж/кг)

– Ветеран. Используется с каменного века для шашлыков и кузниц. Дает мало энергии, зато создает атмосферу.


– Полный провал: СУХИЕ ДРОВА (q ≈ 10 МДж/кг)

– Старичок. Самый низкий КПД. Но зато пахнет костром и детством.

Глава 4. Почему не все используют водород? Проблемы крутых ребят

Водород – чемпион по удельной теплоте сгорания. Почему же мы до сих пор заливаем в баки бензин, а не водород?

– Он слишком взрывоопасный. Представь, что везешь в баке бомбу. Малейшая утечка – и бабах!

– Его сложно хранить. Чтобы перевести водород в жидкость, его нужно охладить до -253° C! Это очень дорого и энергозатратно.

– Нет заправок. Инфраструктуры для водорода почти нет.

Поэтому пока что бензин и газ – идеальный компромисс между мощностью, безопасностью и стоимостью.

Глава 5. Где встречается в жизни? От шашлыка до космоса

– Шашлык: Уголь (древесный или каменный) медленно горит и выделяет Q = q * m. Это Q идет на нагрев шампуров и мяса. Чем больше q у угля, тем меньше его нужно взять с собой на пикник.

– Автомобиль: При сгорании бензина в цилиндрах выделяется Q. Это Q идет на расширение газов, которые толкают поршень, и машина едет.

– Ракета: Здесь используют самое энергоемкое топливо (водород или керосин), потому что нужно вывести многотонную конструкцию в космос. Каждый лишний килограмм на счету!

– Тепловая электростанция: Уголь или газ сжигают, чтобы нагреть воду и получить пар. Пар крутит турбину, которая вырабатывает ток. Вся современная цивилизация работает на этом принципе.


Итоги (Мем-шпаргалка):

– Топливо – это консервированная солнечная энергия древних растений и динозавров.

– Удельная теплота сгорания (q) – это мощность или крутость топлива. Сколько энергии выжмешь из 1 кг.

– Формула энергии: Q = q * m. Чтобы узнать, сколько энергии получишь, умножь «крутость» топлива на его массу.

– Водород – чемпион по мощности, но неудобный и опасный зазнайка.

– Бензин и газ – надежные середнячки, которые правят миром.

– Дрова и уголь – ветераны, которые до сих пор в строю для атмосферы и шашлыка.

Финал. Квест на расчет:

Сценарий: Ты поехал на пикник и взял с собой 5 кг березовых дров (q = 10 МДж/кг).

Задание: Прикинь, сколько энергии ты потенциально принес в рюкзаке? Хватит ли ее, чтобы вскипятить 10 литров воды с 20° C? (Для нагрева воды нужно Q = c*m*Δt = 4200 * 10 * 80 = 3 360 000 Дж = 3.36 МДж)

Решение:

Q_дров = q * m = 10 000 000 Дж/кг * 5 кг = 50 000 000 Дж = 50 МДж

50 МДж> 3.36 МДж. Да с лихвой! Еще и на жарку сосисок останется! Теперь ты знаешь, что несешь в своих дровах целое энергетическое состояние. Цени это!

## Закон сохранения энергии или вечный обменник для безделушек вселенной

Всем салют! Сегодня мы разберем главное правило мироздания, которое круче, чем все правила школьного дресс-кода вместе взятые. Знакомьтесь: Закон сохранения и превращения энергии – самый несгибаемый бухгалтер Вселенной!

Его девиз: «Никаких фокусов! Заплати за всё – или иди лесом!»

Глава 1. Закон – это как мамин кошелёк

Представь: у тебя есть 1000 рублей. Ты можешь:

– Купить 20 пончиков (превратить в жир)

– Заказать такси до школы (превратить в движение)

– Положить под подушку (превратить в потенциальный подарок)

Но! Ты НЕ МОЖЕШЬ сделать так, чтобы деньги размножились просто потому, что ты их красиво разложил. И если ты потратил 500 рублей – они не «исчезли», они просто переехали в карман продавцу пончиков.

С энергией – то же самое! Её общее количество во Вселенной – константа. Она просто вечно переезжает из одной квартиры в другую, меняя паспорт.

Глава 2. Механика: энергия-попрыгунчик

Здесь энергия прыгает между двумя состояниями:

– Кинетическая (Ек) – энергия движения. Чем быстрее несешься на скейте – тем она больше.


– Потенциальная (Еп) – энергия «спящего режима». Чем выше залез на дерево – тем больше шансов упасть и получить Ек.


Живые примеры:

– Качели: В верхней точке ты – король горы (Еп зашкаливает), но висишь как мешок (Ек = 0). Летишь вниз – корона слетает (Еп падает), зато несешься как пуля (Ек растет). Внизу – ты просто снаряд (Ек макс), а трон где-то наверху (Еп = 0). И так по кругу!

– Мяч, падающий с пятого этажа: Был потенциальным снарядом (Еп). Падая, теряет статус (Еп ↓), но приобретает скорость (Ек ↑). Сумма Еп + Ек = const! Как два сообщающихся аккаунта в соцсетях – лайки перетекают, но общее число остаётся.

Глава 3. Тепловые процессы: вор-трение

В идеальном мире (как в учебниках) энергия сохраняется чисто. Но в реальности всегда находится засланец хаоса – трение! Это тот самый парень, который вечно просит «донатнуть» ему энергию на бесполезный нагрев.

– Пример: Катишься на самокате, перестаёшь отталкиваться.

– По идее: Должен ехать вечно.

– По факту: Останавливаешься. Куда делась энергия?

– ОТВЕТ: Её украло трение! Оно превратило твою крутую кинетическую энергию в жалкое тепло, которое ушло на то, чтобы слегка подогреть асфальт и колёса. Предатель!

Так происходит самое частое превращение:

Движение → Тепло (как твои планы на выходные → диван и сериалы)

Обратное тоже бывает (Тепло → Движение), но с таким КПД, что плакать хочется. Так работают все двигатели – они берут тепло от сгорания топлива и ковыряют его, чтобы чуть-чуть сдвинуть тебя с места.

Глава 4. КПД – Коэффициент Потери Джоулей

Любое устройство, которое превращает энергию, имеет КПД – показатель его эффективности. Грубо говоря, это ответ на вопрос: «Сколько энергии ушло в дело, а сколько – насмарку?».

– Формула: КПД = (Полезная работа / Вся затраченная энергия) × 100%

– КПД никогда не бывает 100%. Это нарушило бы закон сохранения энергии (и вызвало бы истерику у физиков).

– Пример: У машинного двигателя КПД ~25%. Это значит, что из всего тепла от бензина только четверть идёт на движение. Остальные 75% просто греют атмосферу и твои ноги через печку. Обидно!

Глава 5. Вечный двигатель: Мечта лентяев и аферистов

Вечный двигатель – это устройство, которое должно работать вечно без подзарядки и делать всю работу за тебя. Мечта? Да! Но… неосуществимая.


Почему? Потому что это попытка обмануть главного бухгалтера Вселенной – закон сохранения энергии. Это как надежда, что телефон будет заряжаться от твоего взгляда. Не будет. Любая такая машина рано или поздно остановится, потому что трение или другие потери украдут её энергию.


Итоги (Криповые выводы):

– Энергия не берётся из ниоткуда и не уходит в никуда. Она просто переодевается в другие костюмы.

– В механике: Еп + Ек = const (если не мешает трение – но оно всегда мешает).

– Трение – это бабка-надзиратель, которая забирает энергию на бесполезный нагрев.

– Любой процесс – это просто перевод энергии с одного счета на другой.

– КПД всегда <100%. Всегда есть потери – обычно на то, чтобы что-то стало горячим и бесполезным.

– Вечный двигатель невозможен. Хватит уже мечтать, иди лучше уроки делай!

Финал. Квест на наблюдательность:

В течение дня найди 3 примера превращения энергии:

– Ты ешь шоколадку (химическая энергия) → бежишь на урок (кинетическая).

– Включаешь лампочку (электрическая энергия) → она светит и греется (световая + тепловая).

– Заводишь машину (химическая энергия бензина) → она едет (кинетическая) и греется (тепловая).

Осознай, что ты живешь внутри гигантского вселенского обмена энергией. Ты – часть этого вечного движения! Теперь ты знаешь главное правило игры. Используй это знание с умом

## Агрегатные состояния или танцпол для молекул

Всем салют! Сегодня мы разберем, как одна и та же молекула может быть занудой, тусовщиком и бешеным рэйвером! Добро пожаловать на самый отрывной танцпол во Вселенной – агрегатные состояния вещества!

Готовьтесь! Будет жарко, холодно и очень влажно!

Глава 1. Твердое тело: школьная линейка

Представь: утро понедельника, все стоят ровненько на линейке. Директор смотрит сурово, и шелохнуться нельзя. Так ведут себя молекулы в твёрдом теле.


– Поведение: Все стоят по струнке, тихо переминаются с ноги на ногу, но с места не сходят. Держатся за руки (связи) как на экскурсии в музее.

– Форма: Сохраняет форму лучше, чем твой имидж в TikTok. Уронил кубик льда – он и останется кубиком (пока не растает).

– Объём: Как чемодан без колёс – никуда не денется.

– Примеры: Лёд, смартфон (пока не уронил), шоколадка (пока не растаяла в кармане).

Чек-лист твёрдого тела:

– Стоит ровно

– Молчит

– Не бегает

– Полный зануда

Глава 2. Жидкость: дискотека в школьном актовом зале

Фух! Линейка закончилась – все побежали на дискотеку! Все танцуют, толкаются, перемещаются, но пока ещё не разбегаются. Это – жидкость!


– Поведение: Молекулы танцуют и слегка толкаются. Они уже не держатся за руки, но всё ещё чувствуют друг друга.

– Форма: Принимает форму сосуда. Налил в стакан – стала стаканом. Пролил на стол – стала лужей. Абсолютный конформист!

– Объём: Сохраняется. Воды не становится больше, как бы ты её ни разливал.

– Примеры: Вода, газировка, слюни во сне.

Чек-лист жидкости:

– Двигается

– Течёт

– Принимает любую форму

– Слишком легко подстраивается

Глава 3. Газ: рэйв на открытом воздухе

А вот это уже полный отрыв! Все сбежали с дискотеки и носятся по всему городу! Это – газ!


– Поведение: Молекулы несутся как угорелые, сталкиваются, кричат «ААА!» и занимают ВСЁ свободное пространство.

– Форма: Нет формы! Как твои планы на выходные – абсолютно бесформенные.

– Объём: Нет объёма! Заполняет собой всё, как мемы заполняют твой мозг.

– Примеры: Пар из чайника, воздух в шарике.

Чек-лист газа:

– Летит

– Заполняет всё

– Невидимый

– Полный хаос

Глава 4.Смена состояний: как молекулы меняют роль

– Плавление (Лёд → Вода): Закончилась линейка! Все побежали на дискотеку! Добавили энергии – молекулы сорвались с цепи.

– Испарение (Вода → Пар): Дискотека надоела – все побежали на рэйв! Добавили ещё энергии – молекулы улетели в свободный полёт.

– Конденсация (Пар → Вода): Рэйв закончился – все пошли домой. Забрали энергию – молекулы успокоились.

– Кристаллизация (Вода → Лёд): Все легли спать. Забрали ещё энергии – молекулы снова встали в строй.

Глава 5. Плазма: концерт металлики в твоей лампочке

Есть ещё одно состояние – плазма. Это когда тусовка стала такой жаркой, что молекулы начали разваливаться на части!

– Что это? Газ, который так разогнали, что электроны срываются с атомов и носятся отдельно. Как если бы на концерте публика начала разрывать одежду.

– Где встречается? В молниях, в Солнце, в плазменных шарах и в неоновых вывесках.


– Это круто? Это самый крутой концерт во Вселенной! 99% вещества – это плазма. Мы просто живём в тихом районе, где все спят.


Итоги (Мем-шпаргалка):

– Твёрдое тело: Строгий учитель. Все сидят по местам. Сохраняет форму и объём.

– Жидкость: Дискотека. Все перемешиваются, но не разбегаются. Сохраняет объём, принимает форму сосуда.

– Газ: Каникулы. Полная свобода и хаос. Занимает весь предоставленный объём.

– Смена состояний – это не магия, а вопрос энергии. Добавил энергии – молекулы стали свободнее. Забрал энергию – они собрались в кучку.

– Плазма – это состояние для крутых ребят, которые любят экстремальные температуры.

Финал. Квест на закрепление материала:

Возьми кубик льда. Положи его на тарелку и понаблюдай за ним. Ты увидишь все три состояния одновременно!

– Твёрдое: Сам кубик льда.

– Жидкое: Вода, которая растекается по тарелке.

– Газообразное: Невидимый пар, который поднимается от тёплого льда (да-да, он тоже есть!).

Ты только что стал свидетелем великого перевоплощения вещества! Теперь ты знаешь, что лёд, вода и пар – это не три разных вещества, а три разных настроения одной и той же молекулы воды

## Плавление и отвердевание или развод и воссоединение молекул

Всем привет! Сегодня мы будем свидетелями самого драматичного романа всех времен – истории о том, как молекулы решают разойтись (плавление) и снова быть вместе (отвердевание). Это круче, чем любой сериал на Netflix!

Готовьтесь к страстям, предательствам и энергетическим взносам!

Глава 1. Кристаллическое тело: Идеальный брак

Представь, что молекулы в кристалле – это супружеская пара, которая вместе уже 50 лет. Они сидят на диване, держатся за руки и смотрят сериалы.


– Поведение: Все чинно, благородно. Каждая молекула знает свое место.

– Их девиз: «Милая, передай мне пульт и печеньку».

– Примеры: Лед в морозилке, шоколадка (пока ты ее не съел), гвоздь (пока не заржавел).

Но вот в их размеренную жизнь врывается Главный Соблазнитель – ТЕПЛО!

Глава 2. Плавление: Кризис среднего возраста!

Когда ты начинаешь греть кристалл, это, как если бы друг предложил нашей паре рвануть на Ибицу на все выходные!

– Фаза 1: Искушение. Молекулы начинают беспокойно ерзать. «А может, правда, рвануть? Так надоел этот диван!»

– Фаза 2: Температура плавления – точка невозврата! Это момент, когда они уже в аэропорту с чемоданами.


– Молекулы с криком «ЙУХУУУ!» отпускают руки и пускаются в пляс.

– ВСЯ ЭНЕРГИЯ УХОДИТ НА РАЗВОД! Поэтому температура не растет, пока все не расплавится. Это как потратить все деньги на билеты – дальше не двинешься, пока не оторвешься.

Плавление – это когда парочка превращается в двух отдельных тусовщиков!

Глава 3. Отвердевание: Утро после вечеринки

А теперь обратный процесс! Ты забираешь энергию (охлаждаешь). Это как когда закончились деньги, и пора возвращаться домой.

– Молекулы теряют запал, их танцы замедляются. Они такие: «Ой, а что это мы? Голова болит…»

– При температуре кристаллизации они снова находят друг друга и говорят: «Ладно, давай снова вместе. Но пульт теперь мой!»

– ВЕСЬ ЖАР ВЫДЕЛЯЕТСЯ ПРИ ВОССОЕДИНЕНИИ! Поэтому температура не падает, пока все не затвердеет.

Отвердевание – это когда тусовщики снова становятся парой.


Глава 4. Таблица-мем: Отношения молекул


Глава 5. Удельная теплота плавления: Стоимость развода

Чтобы расплавить 1 кг вещества, нужно заплатить энергией. Это и есть удельная теплота плавления (λ).

– Формула: Q = λ * m

– Что это? Чем больше λ, тем крепче был брак и тем дороже обойдется развод!

– Пример: У льда λ = 332 000 Дж/кг. Чтобы растопить 1 кг льда, нужно энергии, как чтобы 332 000 раз поднять пульт от телевизора!


Итоги: (Мем-шпаргалка)

– Плавление – это когда молекулы устали от рутины и устроили загул.

– Отвердевание – это когда они осознали, что нагулялись.

– Температура не меняется – потому что вся энергия уходит на оформление документов.

– Удельная теплота плавления – это цена, которую ты платишь адвокатам за развод.

Финал. Квест на закрепление материала:

Положи лед в стакан и поставь на солнце. Наблюдай, как он тает – это молекулы разбегаются на свободу! А потом убери в морозилку – это они снова соскучились и вернулись домой.

Запомни: плавление и отвердевание – это вечный цикл семейной жизни молекул!

## График плавления и отвердевания или история взлетов и падений молекул

Привет, друг! Сегодня мы будем читать самую драматичную биографию в мире – график температуры кристаллического тела! Это не скучные цифры, а настоящий блокбастер о любви, предательстве и энергетических баталиях!

Готовься! Будет больше поворотов, чем в сериале «Школа Хакеров»!

Глава 1. Начало истории: Спокойная жизнь до встречи с Нагревом

Наш график начинается с обычной жизни. Кристаллическое тело (допустим, лед) спокойно себе существует при температуре -20° C. Молекулы сидят дома, смотрят сериалы и периодически покачиваются на месте.

Участок A-B: Прямая ползет вверх. Температура растет, молекулы начинают беспокоиться: «Ой, что-то становится жарко! Может, включить кондиционер?» Но связи еще держат!


Глава 2. Точка B: Момент истины! Температура плавления!

Вот мы и дошли до точки B – температуры плавления (0° C для льда). Это самый драматичный момент!


– Молекулы такие: «Так, ребята, пришло время решать! Остаемся сидеть дома или идем на тусовку?»

– График делает плато (горизонтальную прямую B-C). Почему? Потому что вся энергия теперь уходит не на нагрев, а на разрушение связей! Это как потратить все деньги на билеты на концерт – дальше не двинешься, пока не попадешь на шоу.

Что происходит на плато B-C:

– Молекулы рвут связи!

– Кристаллическая решетка рушится!

– Начинается великое переселение из режима «домосед» в режим «тусовщик»!

Глава 3. Участок C-D: Свобода!

Все связи порваны! Тело полностью расплавилось! Теперь это жидкость (вода).


График снова ползет вверх. Температура растет, потому что теперь энергия снова тратится на нагрев – на увеличение скорости движения уже свободных молекул.

Молекулы радостно кричат: «Ура! Мы свободны! Давайте танцевать!»

Глава 4. Обратный процесс: Возвращение домой

А теперь – самое интересное! Мы начинаем охлаждать нашу жидкость.


Участок D-E: Температура падает. Молекулы замедляются: «Что-то стало холодно… Может, вернемся домой?»

Точка E: Температура кристаллизации (опять 0° C)! График снова делает плато (E-F)!

Что происходит на плато E-F:

– Молекулы говорят: «Ладно, пора завязывать с тусовками!»

– Они начинают находить свои старые места и браться за руки.

– Выделяется энергия (тот самый «жар», который мы внесли при плавлении)!

– Поэтому температура не падает, пока все не вернутся «домой» и не образуют кристаллическую решетку.

Участок F-G: Все затвердело! Теперь это снова лед. Температура падает дальше.

Глава 5. Почему плато такое важное?

– Плато – это «энергетическая яма»! Вся энергия уходит на организацию «развода» или «воссоединения» молекул.

– Длина плато зависит от количества вещества. Чем больше вещества, тем дольше длится «развод».

– Высота плато – это температура плавления/кристаллизации. У каждого вещества своя!


Итоги (Чит-код):

– График – это история жизни вещества от домоседа до тусовщика и обратно.

– Горизонтальные участки (плато) – это моменты великих перемен, когда температура не меняется, потому что вся энергия уходит на «разрушение старых связей» или «построение новых».

– Температура плавления = температуре кристаллизации. Это как адрес дома – откуда ушел, туда и вернешься.

– Чем больше вещества, тем дольше длится драма.

Финал. Квест на закрепление материала:

Возьми кубик льда и начни его греть, записывая температуру каждые 30 секунд. Построй свой график! Увидишь то самое плато при 0° C – момент, когда лед решает, что пора становиться водой!

Запомни: график плавления и отвердевания – это не скучная линия, а настоящий сериал о жизни молекул!

## Аморфные тела или команда"РАССЛАБЛЯЙС И ТАЙ»

Всем салют! Сегодня мы узнаем о самых неформальных ребятах в мире физики – аморфных телах. Если кристаллы – это солдаты с идеальной дисциплиной, то аморфные тела – это хипстеры на гамаке, которые говорят: «Плавление? Как-нибудь потом…»

Глава 1. Кто такие аморфные тела? Бунтари без плана

Аморфные тела – это вещества, у которых молекулы устроились так же хаотично, как носки в комнате подростка. Никакого порядка! Полный творческий беспорядок!

Примеры:

– Стекло (очень медленная жидкость)

– Воск (любитель полежать на солнце)

– Жвачка (липкий друг)

– Пластилин (мягкий и податливый)

– Шоколад (сладкий лентяй)

Их жизненное кредо: «Зачем спешить? Мы и так растаем… как-нибудь…»


Глава 2. Плавление аморфных тел: Процесс как у кота

Если кристаллы плавятся резко («Всё, я растаял!»), то аморфные тела делают это медленно и с достоинством.

Как это происходит:

– Нагревание: Подносим тепло.

– Реакция молекул: «О… кажется, становится теплее… Может, немного подвигаемся? Но не сейчас, через пять минут…»

– Постепенное размягчение: Тело становится мягким, потом вязким, потом жидким. Это как будить друга на уроке – он только кряхтит и переворачивается на другой бок.