Вътрешната енергия на всички частици в тялото се измерва в. Термодинамика. Вътрешна енергия. Примери за решаване на проблеми

Според MKT всички вещества се състоят от частици, които са в непрекъснато топлинно движение и взаимодействат помежду си. Следователно, дори ако тялото е неподвижно и има нулева потенциална енергия, то има енергия (вътрешна енергия), която е общата енергия на движение и взаимодействие на микрочастиците, които изграждат тялото. Вътрешната енергия включва:

1. кинетична енергия на транслационно, ротационно и вибрационно движение на молекули;
2. потенциална енергия на взаимодействие на атоми и молекули;
3. вътрешноатомна и вътрешноядрена енергия.

В термодинамиката процесите се разглеждат при температури, при които не се възбужда вибрационното движение на атомите в молекулите, т.е. при температури не по-високи от 1000 К. При тези процеси се променят само първите два компонента на вътрешната енергия. Ето защо

под вътрешна енергияв термодинамиката разбираме сумата от кинетичната енергия на всички молекули и атоми на едно тяло и потенциалната енергия на тяхното взаимодействие.

Вътрешната енергия на тялото определя топлинното му състояние и се променя при прехода от едно състояние в друго. В дадено състояние тялото има напълно определена вътрешна енергия, независимо от процеса, чрез който е преминало в това състояние. Следователно вътрешната енергия често се нарича функция на състоянието на тялото.

\(~U = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac (m)(M) \cdot R \cdot T,\)

Където аз- степен на свобода. За едноатомен газ (напр. благородни газове) аз= 3, за двуатомни - аз = 5.

От тези формули става ясно, че вътрешната енергия на идеален газ зависи само от температурата и броя на молекулитеи не зависи нито от обема, нито от налягането. Следователно промяната във вътрешната енергия на идеален газ се определя само от промяната в неговата температура и не зависи от естеството на процеса, при който газът преминава от едно състояние в друго:

\(~\Delta U = U_2 - U_1 = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac(m)(M) \cdot R \cdot \Delta T ,\)

където Δ T = T 2 - T 1 .

• Молекулите на реалните газове взаимодействат една с друга и следователно имат потенциална енергия У p, което зависи от разстоянието между молекулите и следователно от обема, зает от газа. Така вътрешната енергия на реалния газ зависи от неговата температура, обем и молекулна структура.

*Извеждане на формулата

Средна кинетична енергия на молекула \(~\left\langle W_k \right\rangle = \dfrac (i)(2) \cdot k \cdot T\).

Броят на молекулите в газа е \(~N = \dfrac (m)(M) \cdot N_A\).

Следователно вътрешната енергия на идеалния газ е

\(~U = N \cdot \left\langle W_k \right\rangle = \dfrac (m)(M) \cdot N_A \cdot \dfrac (i)(2) \cdot k \cdot T .\)

Като се има предвид това k⋅NА= Ре универсалната газова константа, която имаме

\(~U = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac (m)(M) \cdot R \cdot T\) - вътрешна енергия на идеален газ.

Промяна във вътрешната енергия

За решаването на практически проблеми важна роля играе не самата вътрешна енергия, а нейното изменение Δ U = U 2 - U 1 . Промяната във вътрешната енергия се изчислява въз основа на законите за запазване на енергията.

Вътрешната енергия на тялото може да се промени по два начина:

1. При обвързване механична работа. а) Ако външна сила причини деформация на тялото, тогава разстоянията между частиците, от които се състои, се променят и следователно се променя потенциалната енергия на взаимодействие на частиците. При нееластични деформации освен това се променя температурата на тялото, т.е. кинетичната енергия на топлинното движение на частиците се променя. Но когато едно тяло се деформира, се извършва работа, която е мярка за изменението на вътрешната енергия на тялото. б) Вътрешната енергия на едно тяло се променя и при нееластичен сблъсък с друго тяло. Както видяхме по-рано, по време на нееластичен сблъсък на тела тяхната кинетична енергия намалява, тя се превръща във вътрешна енергия (например, ако ударите няколко пъти с чук върху тел, разположена върху наковалня, телта ще се нагрее). Мярката за промяна на кинетичната енергия на тялото, според теоремата за кинетичната енергия, е работата на действащите сили. Тази работа може да служи и като мярка за промени във вътрешната енергия. в) Промяната във вътрешната енергия на тялото възниква под въздействието на триене, тъй като, както е известно от опита, триенето винаги е придружено от промяна в температурата на триещите се тела. Работата, извършена от силата на триене, може да служи като мярка за промяната на вътрешната енергия.
2. С помощ топлообмен. Например, ако тяло се постави в пламъка на горелка, неговата температура ще се промени, следователно вътрешната му енергия също ще се промени. Тук обаче не се работеше, защото нямаше видимо движение нито на самото тяло, нито на неговите части.

Промяна във вътрешната енергия на система без извършване на работа се нарича топлообмен(пренос на топлина).

Има три вида пренос на топлина: проводимост, конвекция и излъчване.

а) Топлопроводимосте процесът на топлообмен между тела (или части от тяло) по време на техния пряк контакт, причинен от топлинното хаотично движение на частиците на тялото. Колкото по-висока е температурата, толкова по-голяма е амплитудата на вибрациите на молекулите на твърдото тяло. Топлинната проводимост на газовете се дължи на обмена на енергия между газовите молекули по време на техния сблъсък. При течностите работят и двата механизма. Топлинната проводимост на веществото е максимална в твърдо състояние и минимална в газообразно състояние.

б) Конвекцияпредставлява пренос на топлина чрез нагрети потоци течност или газ от едни области на обема, които те заемат, към други.

в) Топлообмен при радиацияизвършва се от разстояние чрез електромагнитни вълни.

Нека разгледаме по-подробно начините за промяна на вътрешната енергия.

Механична работа

При разглеждането на термодинамичните процеси не се взема предвид механичното движение на макротелата като цяло. Концепцията за работа тук се свързва с промяна в обема на тялото, т.е. движение на части от макротялото една спрямо друга. Този процес води до промяна на разстоянието между частиците, а също често и до промяна в скоростта на тяхното движение, следователно до промяна във вътрешната енергия на тялото.

Изобарен процес

Нека първо разгледаме изобарния процес. Нека има газ в цилиндър с подвижно бутало при температура T 1 (фиг. 1).

Бавно ще загреем газа до температура T 2. Газът ще се разшири изобарно и буталото ще се премести от позиция 1 на позиция 2 на разстояние Δ л. Силата на налягането на газа ще извърши работа върху външните тела. защото стр= const, тогава силата на натиск Е = p⋅Sсъщо постоянен. Следователно работата на тази сила може да се изчисли по формулата

\(~A = F \cdot \Delta l = p \cdot S \cdot \Delta l = p \cdot \Delta V,\)

където Δ V- промяна в обема на газа.

• Ако обемът на газа не се променя (изохорен процес), тогава извършената от газа работа е нула.

• Газът извършва работа само в процеса на промяна на обема си.

При разширяване (Δ V> 0) на газа се извършва положителна работа ( А> 0); по време на компресия (Δ V < 0) газа совершается отрицательная работа (А < 0).

• Ако разгледаме работата на външните сили А " (А " = –А), след това с разширение (Δ V> 0) газ А " < 0); при сжатии (ΔV < 0) А " > 0.

Нека напишем уравнението на Клапейрон-Менделеев за две газови състояния:

\(~p \cdot V_1 = \nu \cdot R \cdot T_1, \; \; p \cdot V_2 = \nu \cdot R \cdot T_2,\)

\(~p \cdot (V_2 - V_1) = \nu \cdot R \cdot (T_2 - T_1) .\)

Следователно, когато изобарен процес

\(~A = \nu \cdot R \cdot \Delta T .\)

Ако ν = 1 mol, тогава при Δ Τ = 1 K получаваме това Рчислено равен А.

От това следва физичен смисъл на универсалната газова константа: числено е равна на работата, извършена от 1 мол идеален газ, когато той се нагрява изобарно с 1 K.

Не е изобарен процес

На графиката стр (V) в изобарен процес работата е равна на площта на правоъгълника, оцветен на фигура 2, a.

Ако процесът не е изобарен(фиг. 2, b), след това функционалната крива стр = f(V) може да бъде представена като прекъсната линия, състояща се от голям брой изохори и изобари. Работата върху изохорните сечения е нула, а общата работа върху всички изобарни сечения ще бъде равна на

\(~A = \lim_(\Delta V \to 0) \sum^n_(i=1) p_i \cdot \Delta V_i\), или \(~A = \int p(V) \cdot dV,\ )

тези. ще бъдат равни площ на защрихованата фигура.

При изотермичен процес (T= const) работата е равна на площта на защрихованата фигура, показана на фигура 2, c.

Възможно е да се определи работата с помощта на последната формула само ако е известно как се променя налягането на газа при промяна на обема му, т.е. формата на функцията е известна стр = f(V).

По този начин е ясно, че дори при същата промяна в обема на газа, работата ще зависи от метода на прехода (т.е. от процеса: изотермичен, изобарен...) от първоначалното състояние на газа към крайното състояние. Следователно можем да заключим, че

• Работата в термодинамиката е функция на процеса, а не функция на състоянието.

Количество топлина

Както е известно, по време на различни механични процеси настъпва промяна в механичната енергия У. Мярка за промяната в механичната енергия е работата на силите, приложени към системата:

\(~\Делта W = A.\)

По време на топлообмена настъпва промяна във вътрешната енергия на тялото. Мярка за промяната на вътрешната енергия по време на пренос на топлина е количеството топлина.

Количество топлинае мярка за промяната във вътрешната енергия по време на пренос на топлина.

По този начин работата и количеството топлина характеризират промяната в енергията, но не са идентични с вътрешната енергия. Те не характеризират състоянието на самата система (както вътрешната енергия), но определят процеса на преход на енергия от един вид към друг (от едно тяло към друго), когато състоянието се променя и значително зависи от естеството на процеса.

Основната разлика между работа и топлина е, че

• работата характеризира процеса на промяна на вътрешната енергия на система, придружен от трансформация на енергия от един вид в друг (от механична към вътрешна);
• количеството топлина характеризира процеса на прехвърляне на вътрешна енергия от едно тяло към друго (от по-нагрято към по-малко нагрято), което не е придружено от енергийни трансформации.

Отопление (охлаждане)

Опитът показва, че количеството топлина, необходимо за загряване на телесна маса мна температурата T 1 до температура T 2, изчислено по формулата

\(~Q = c \cdot m \cdot (T_2 - T_1) = c \cdot m \cdot \Delta T,\)

Където ° С- специфичен топлинен капацитет на веществото (таблична стойност);

\(~c = \dfrac(Q)(m \cdot \Delta T).\)

Единицата SI за специфичен топлинен капацитет е джаул на килограм Келвин (J/(kg K)).

Специфична топлина ° Се числено равно на количеството топлина, което трябва да се предаде на тяло с тегло 1 kg, за да се нагрее с 1 K.

В допълнение към специфичния топлинен капацитет се взема предвид и такова количество като топлинния капацитет на тялото.

Топлинен капацитеттяло ° Счислено равно на количеството топлина, необходимо за промяна на телесната температура с 1 K:

\(~C = \dfrac(Q)(\Delta T) = c \cdot m.\)

Единицата SI за топлинен капацитет на тялото е джаул на Келвин (J/K).

Изпаряване (кондензация)

За да се превърне течност в пара при постоянна температура, е необходимо да се изразходва известно количество топлина

\(~Q = L \cdot m,\)

Където Л- специфична топлина на изпарение (таблична стойност). Когато парата кондензира, се отделя същото количество топлина.

Единицата SI за специфична топлина на изпарение е джаул на килограм (J/kg).

Топене (кристализация)

За да се стопи кристално тяло с тегло мпри точката на топене тялото трябва да съобщи количеството топлина

\(~Q = \lambda \cdot m,\)

Където λ - специфична топлина на топене (таблична стойност). Когато едно тяло кристализира, се отделя същото количество топлина.

Единицата SI за специфична топлина на топене е джаул на килограм (J/kg).

Изгаряне на гориво

Количеството топлина, отделено по време на пълното изгаряне на маса гориво м,

\(~Q = q \cdot m,\)

Където р- специфична топлина на изгаряне (таблична стойност).

Единицата SI за специфична топлина на изгаряне е джаул на килограм (J/kg).

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средното училище: теория. Задачи. Тестове: Учебник. надбавка за институции, осигуряващи общо образование. среда, образование / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Изд. К. С. Фарино. - Мн.: Адукация и изпитание, 2004. - С. 129-133, 152-161.

Най-често задавани въпроси

Възможно ли е да се направи печат върху документ по предоставен образец? Отговор Да, възможно е. Изпратете сканирано копие или снимка с добро качество на нашия имейл адрес и ние ще направим необходимия дубликат.

Какви видове плащане приемате? Отговор Можете да платите за документа при получаване от куриера, след проверка на правилността на попълване и качеството на изпълнение на дипломата. Това може да стане и в офис на пощенски компании, предлагащи услуги с наложен платеж.
Всички условия за доставка и плащане на документи са описани в раздел „Плащане и доставка“. Също така сме готови да изслушаме вашите предложения относно условията за доставка и плащане на документа.

Мога ли да съм сигурен, че след като направя поръчка, няма да изчезнете с парите ми? Отговор Ние имаме доста дългогодишен опит в областта на дипломното производство. Имаме няколко уебсайта, които се актуализират постоянно. Нашите специалисти работят в различни точки на страната, изработвайки над 10 документа на ден. През годините нашите документи са помогнали на много хора да разрешат проблеми с трудовата заетост или да преминат към по-високоплатена работа. Спечелили сме доверие и признание сред клиентите, така че няма абсолютно никаква причина да го правим. Освен това това е просто невъзможно да се направи физически: плащате за поръчката си в момента, в който я получите в ръцете си, няма предплащане.

Мога ли да поръчам диплома от всеки университет? Отговор Като цяло, да. Ние работим в тази област от почти 12 години. През това време се формира почти пълна база данни с документи, издадени от почти всички университети в страната и за различни години на издаване. Всичко, от което се нуждаете, е да изберете университет, специалност, документ и да попълните формата за поръчка.

Какво да направите, ако намерите печатни грешки и грешки в документ? Отговор Когато получавате документ от нашата куриерска или пощенска фирма, ви препоръчваме внимателно да проверите всички подробности. При установена печатна грешка, грешка или неточност имате право да не вземете дипломата, но трябва да посочите откритите дефекти лично на куриера или писмено чрез изпращане на имейл.
Ние ще коригираме документа възможно най-скоро и ще го изпратим отново на посочения адрес. Разбира се, доставката ще бъде платена от нашата компания.
За да избегнем подобни недоразумения, преди да попълним оригиналния формуляр, изпращаме на клиента по имейл макет на бъдещия документ за проверка и одобрение на окончателния вариант. Преди да изпратим документа по куриер или по пощата, правим и допълнителни снимки и видеозаписи (включително в ултравиолетова светлина), за да имате ясна представа какво ще получите накрая.

Какво трябва да направя, за да поръчам диплома от вашата компания? Отговор За да поръчате документ (сертификат, диплома, академична справка и др.), трябва да попълните формата за онлайн поръчка на нашия уебсайт или да предоставите имейла си, за да можем да ви изпратим формуляр за кандидатстване, който трябва да попълните и изпратите обратно за нас.
Ако не знаете какво да посочите в някое от полетата на формата за поръчка/въпросника, оставете ги празни. Затова ще уточним цялата липсваща информация по телефона.

Последни отзиви

Олег:

Учих за програмист и си намерих работа в организация, която беше доставчик на интернет услуги. Докато бях ерген и живеех при родителите си, заплатата ми стигаше. На 25 години се запознах с момиче и се ожених. Децата се раждаха едно след друго. Заплатата ми едва стигаше да ме изхрани. Съпругата ми и аз решихме, че нещо трябва да се промени. Решихме, че трябва да научим нова професия в чужбина. Намерих вашите услуги в интернет. Поръчах си диплома. Отидох в друга държава, намерих работа и получих добра заплата. Купих си престижна кола. Момчета, Бог да ви благослови!

Олга:

Учих като задочно във висше учебно заведение. Когато получих дипломата си, се надявах веднага да получа престижна работа. Но конкуренцията се оказа много голяма, повече от десет души кандидатстваха за едно място. Трябваше да се съглася на работа извън специалността ми с минимална заплата. Работя така от много години. Реших да направя промяна. Обърнах се към вашата фирма за услугата изработка на специализирана диплома. Смених професията си, много се радвам, че стана така. Благодаря ви момчета!

Едуард:

Никога не съм имал доверие на такива компании, но съмненията ми се разсеяха, когато реших да се свържа с тях. За съжаление, поради злополука, загубих почти всичките си документи, включително дипломата, и без нея дори не можех да си намеря работа. За да не губя време за възстановяване на документа, реших да проверя работата на тази компания. Обадих се на посочения номер и поръчах. Получих дипломата си в определения срок. Останах доволен от качеството, приликата с оригинала е 100%.

Ирина:

Добър вечер, благодаря ви за труда! Останах доволен от качеството на документите. Когато дойдох на работа след като си купих дипломата, видях, че шефът има документ от същия университет! Тя беше много уплашена, оказа се, че не е проверила документацията в базата данни, а я е сравнила със собствената си (печати, подписи). Представете си изненадата ми, когато тя дори не забеляза нищо подозрително. Ако шефът ви повярва, тогава не е нужно да се страхувате от други проверки. Благодаря ти много.

Максим:

Купих диплома тук, дори не мислех, че ще бъде с такова отлично качество. Доставя се за по-малко от 5 дни. Всички данни се записват без грешки и преминават през базата данни. Искам също да ви благодаря за вашата ефективност; мениджърът се свърза с мен много бързо и взе предвид всичките ми желания. Работата беше свършена перфектно - точно това, от което имах нужда, благодаря на фирмата за отличната работа!

Рита:

На работа имах спешна нужда от диплома, за да получа повишение. Имах само една седмица, за да предам дипломата си за висше образование. Единственият изход за мен беше да си купя диплома. Управителят веднага реагира, изясни цялата информация и четири дни по-късно дипломата беше в ръцете ми. Много се притеснявах дали работата ще бъде свършена добре. Получих го в пощата и платих там, така че няма рискове. Останах доволен, всичко беше като оригинала, благодаря.

Термодинамиката като дисциплина възниква в средата на 19 век. Това се случи след откриването на закона за запазване на енергията. Съществува известна връзка между термодинамиката и молекулярната кинетика. Какво място заема вътрешната енергия в теорията? Нека да разгледаме това в статията.

Статистическа механика и термодинамика

Първоначалната научна теория за термичните процеси не е молекулярно-кинетична. Първата беше термодинамиката. Той се формира в процеса на изучаване на оптималните условия за използване на топлина за извършване на работа. Това се случи в средата на 19 век, преди молекулярната кинетика да получи признание. Днес както термодинамиката, така и молекулярно-кинетичната теория се използват в технологиите и науката. Последната в теоретичната физика се нарича статистическа механика. Заедно с термодинамиката, тя изучава идентични явления с помощта на различни методи. Тези две теории се допълват взаимно. Основата на термодинамиката е съставена от нейните два закона. И двете се отнасят до поведението на енергията и се установяват емпирично. Тези закони са валидни за всяко вещество, независимо от вътрешната му структура. Статистическата механика се счита за по-дълбока и точна наука. В сравнение с термодинамиката, тя е по-сложна. Използва се в случаите, когато термодинамичните съотношения са недостатъчни за обяснение на изследваните явления.

Молекулярно-кинетична теория

До средата на 19 век е доказано, че наред с механичната енергия съществува и вътрешна енергия на макроскопичните тела. Включва се в баланса на енергийните природни трансформации. След откриването на вътрешната енергия е формулирана позиция за нейното съхранение и трансформация. Докато шайба, плъзгаща се върху лед, спира под въздействието на триене, нейната кинетична (механична) енергия не само престава да съществува, но също така се прехвърля към молекулите на шайбата и леда. При движение неравните повърхности на телата, подложени на триене, се деформират. В същото време се увеличава интензивността на произволно движещите се молекули. Когато и двете тела се нагреят, вътрешната енергия се увеличава. Не е трудно да се наблюдава обратният преход. Когато водата се нагрява в затворена епруветка, вътрешната енергия (както тя, така и получената пара) започва да се увеличава. Налягането ще се увеличи, което ще доведе до изтласкване на щепсела. Вътрешната енергия на парата ще доведе до увеличаване на кинетичната енергия. По време на процеса на разширяване парата работи. В същото време вътрешната му енергия намалява. В резултат на това парата се охлажда.

Вътрешна енергия. Главна информация

При произволното движение на всички молекули сумата от техните кинетични енергии, както и потенциалните енергии на техните взаимодействия, съставлява вътрешната енергия. Като се има предвид позицията на молекулите една спрямо друга и тяхното движение, е почти невъзможно да се изчисли това количество. Това се дължи на огромния брой елементи в макроскопичните тела. В тази връзка е необходимо да можете да изчислите стойността в съответствие с макроскопичните параметри, които могат да бъдат измерени.

Едноатомен газ

Веществото се счита за доста просто по своите свойства, тъй като се състои от отделни атоми, а не от молекули. Едноатомните газове включват аргон, хелий и неон. Потенциалната енергия в този случай е нула. Това се дължи на факта, че молекулите в идеалния газ не взаимодействат една с друга. Кинетичната енергия на произволното молекулярно движение е решаваща за вътрешното (U). За да изчислим U на едноатомен газ с маса m, трябва да умножим кинетичната енергия (средна) на 1 атом по общия брой на всички атоми. Но трябва да се има предвид, че kNA=R. Въз основа на данните, с които разполагаме, получаваме следната формула: U= 2/3 x m/M x RT,където вътрешната енергия е право пропорционална на абсолютната температура. Всички промени в U се определят само от T (температура), измерена в началното и крайното състояние на газа, и не са пряко свързани с обема. Това се дължи на факта, че взаимодействията на неговата потенциална енергия са равни на 0 и изобщо не зависят от други параметри на системата на макроскопичните обекти. При наличието на по-сложни молекули идеалният газ също ще има вътрешна енергия, право пропорционална на абсолютната температура. Но трябва да се каже, че в този случай коефициентът на пропорционалност между U и T ще се промени. В крайна сметка сложните молекули извършват не само транслационни движения, но и ротационни. Вътрешната енергия е равна на сумата от тези молекулни движения.

От какво зависиш?

Вътрешната енергия се влияе от един от макроскопичните параметри. Това е температурата. В реалните газове, течности и твърди вещества потенциалната енергия (средна) по време на взаимодействието на молекулите не е равна на нула. Въпреки че, ако разгледаме по-точно, за газовете е много по-малко от кинетичната (средната). В същото време за твърди вещества и течности той е сравним с него. Но средното U зависи от V на веществото, тъй като през периода на неговото изменение се променя и средното разстояние между молекулите. От това следва, че в термодинамиката вътрешната енергия зависи не само от температурата T, но и от V (обем). Тяхната стойност еднозначно определя състоянието на телата и следователно U.

Световен океан

Трудно е да си представим какви невероятно големи запаси от енергия съдържа Световният океан. Нека разгледаме каква е вътрешната енергия на водата. Трябва да се отбележи, че той също е термичен, защото се е образувал в резултат на прегряване на течната част от повърхността на океана. Така че, имайки разлика от например 20 градуса по отношение на дънната вода, той придобива стойност от около 10^26 J. При измерване на течения в океана кинетичната му енергия се оценява на около 10^18 J.

Глобални проблеми

Има глобални проблеми, които могат да бъдат издигнати на световно ниво. Те включват:

Изчерпване на запасите от изкопаеми горива (предимно нефт и газ);

Значително замърсяване на околната среда, свързано с използването на тези минерали;

Термично „замърсяване“, плюс увеличаване на концентрацията на атмосферен въглероден диоксид, което заплашва глобални климатични смущения;

Използването на запаси от уран, което води до генериране на радиоактивни отпадъци, което има много негативно въздействие върху живота на всички живи същества;

Използване на термоядрена енергия.

Заключение

Цялата тази несигурност по отношение на очакванията за последствията, които със сигурност ще настъпят, ако не спрем да консумираме енергия, произведена по този начин, принуждава учените и инженерите да посветят почти цялото си внимание на решаването на този проблем. Тяхната основна задача е да намерят оптималния източник на енергия, както и включването на различни природни процеси. Сред тях най-голям интерес представляват: слънцето, или по-скоро слънчевата топлина, вятърът и енергията на Световния океан.

В много страни моретата и океаните отдавна се разглеждат като източник на енергия и техните перспективи стават все по-обещаващи. Океанът е изпълнен с много тайни; вътрешната му енергия е бездънен кладенец от възможности. Само броят начини, по които ни осигурява извличане на енергия (като океански течения, енергия от приливи и отливи, топлинна енергия и други), вече ни кара да се замислим за нейното величие.

Вътрешна енергиятяло (означено като дили U) е сумата от енергиите на молекулните взаимодействия и топлинните движения на молекулата. Вътрешната енергия е уникална функция на състоянието на системата. Това означава, че когато една система се окаже в дадено състояние, нейната вътрешна енергия приема стойността, присъща на това състояние, независимо от предишната история на системата. Следователно промяната във вътрешната енергия по време на прехода от едно състояние към друго винаги ще бъде равна на разликата между нейните стойности в крайното и началното състояние, независимо от пътя, по който е извършен преходът.

Вътрешната енергия на тялото не може да бъде измерена директно. Можете да определите само промяната във вътрешната енергия:

Тази формула е математически израз на първия закон на термодинамиката

За квазистатичните процеси е в сила следната зависимост:

Идеални газове

Според закона на Джаул, получен емпирично, вътрешната енергия на идеалния газ не зависи от налягането или обема. Въз основа на този факт можем да получим израз за промяната на вътрешната енергия на идеален газ. По дефиниция на моларен топлинен капацитет при постоянен обем, . Тъй като вътрешната енергия на идеален газ е функция само на температурата, тогава

Същата формула важи и за изчисляване на промените във вътрешната енергия на всяко тяло, но само при процеси с постоянен обем (изохорни процеси); като цяло, това е функция както на температурата, така и на обема.

Ако пренебрегнем промяната на моларния топлинен капацитет с промяна на температурата, получаваме:

където е количеството вещество, е промяната в температурата.

Литература

• Сивухин Д.В.Общ курс по физика. - 5-то издание, преработено. - М.: Физматлит, 2006. - Т. II. Термодинамика и молекулярна физика. - 544 стр. - ISBN 5-9221-0601-5

Бележки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „вътрешна енергия“ в други речници:

вътрешна енергия- Функция на състоянието на затворена термодинамична система, определена от факта, че нейното увеличение във всеки процес, протичащ в тази система, е равно на сумата от топлината, предадена на системата, и работата, извършена върху нея. Забележка Вътрешна енергия... ... Ръководство за технически преводач

Физическа енергия система, в зависимост от вътрешните й. състояние. V. e. включва енергията на хаотичното (топлинно) движение на всички микрочастици на системата (молекули, атоми, йони и др.) и енергията на действие на тези частици. Кинетичен. енергията на движение на системата като цяло и... Физическа енциклопедия

ВЪТРЕШНА ЕНЕРГИЯ- енергията на тяло или система в зависимост от вътрешното му състояние; се състои от кинетичната енергия на молекулите на тялото и техните структурни единици (атоми, електрони, ядра), енергията на взаимодействие на атомите в молекулите, енергията на взаимодействие на електронните... ... Голяма политехническа енциклопедия

Тялото се състои от кинетичната енергия на молекулите на тялото и техните структурни единици (атоми, електрони, ядра), енергията на взаимодействие на атомите в молекулите и т.н. Вътрешната енергия не включва енергията на движение на тялото като цялостна и потенциална енергия... Голям енциклопедичен речник

вътрешна енергия- ▲ енергийно материално тяло, в съответствие с, състояние, вътрешна температура вътрешна en... Идеографски речник на руския език

вътрешна енергия- е общата енергия на системата минус потенциала, причинен от въздействието на външните силови полета върху системата (в гравитационното поле), и кинетичната енергия на движещата се система. Обща химия: учебник / А. В. Жолнин ... Химически термини

Съвременна енциклопедия

Вътрешна енергия- тяло, включва кинетичната енергия на молекулите, атомите, електроните, ядрата, които изграждат тялото, както и енергията на взаимодействие на тези частици една с друга. Промяната във вътрешната енергия е числено равна на работата, извършена върху тялото (например, когато... ... Илюстрован енциклопедичен речник

вътрешна енергия- термодинамично количество, което характеризира броя на всички видове вътрешни движения, извършвани в системата. Невъзможно е да се измери абсолютната вътрешна енергия на тялото. На практика се измерва само промяната на вътрешната енергия... ... Енциклопедичен речник по металургия

Тялото се състои от кинетичната енергия на молекулите на тялото и техните структурни единици (атоми, електрони, ядра), енергията на взаимодействие на атомите в молекулите и т.н. Вътрешната енергия не включва енергията на движение на тялото като цялостна и потенциална енергия... енциклопедичен речник

Книги

• Пътят на Ци. Енергията на живота във вашето тяло. Упражнения и медитации, Матю Суейгард. Балансът и вътрешната хармония са ни дадени от раждането, но съвременният живот лесно може да ни извади от естествения баланс. Понякога го нарушаваме умишлено, да речем, като ядем твърде много...

Всички макроскопични тела около нас съдържат частици: атоми или молекули. Тъй като са в постоянно движение, те едновременно притежават два вида енергия: кинетична и потенциална и формират вътрешната енергия на тялото:

U = ∑ E k + ∑ E p

Това понятие включва и енергията на взаимодействие на електрони, протони и неутрони един с друг.

Възможно ли е да се промени вътрешната енергия

Има 3 начина да го промените:

• благодарение на процеса на пренос на топлина;
• чрез извършване на механична работа;
• чрез химични реакции.

Нека разгледаме по-отблизо всички опции.

Ако се извършва работа от самото тяло, тогава вътрешната му енергия ще намалее, а когато се извършва работа върху тялото, вътрешната му енергия ще се увеличи.

Най-простите примери за увеличаване на енергията са случаите на запалване на огън чрез триене:

• използване на тиндер;
• използване на кремък;
• използване на кибрит.

Топлинните процеси, свързани с промените в температурата, също са придружени от промени във вътрешната енергия. Ако нагреете тяло, неговата енергия ще се увеличи.

Резултатът от химичните реакции е трансформацията на вещества, които се различават едно от друго по структура и състав. Например, по време на изгаряне на гориво, след като водородът се свърже с кислорода, се образува въглероден окис. Когато солната киселина се свърже с цинка, се отделя водород, а в резултат на изгарянето на водорода се отделят водни пари.

Вътрешната енергия на тялото също ще се промени поради прехода на електрони от една електронна обвивка в друга.

Енергия на телата - зависимост и характеристики

Вътрешната енергия е характеристика на топлинното състояние на тялото. Зависи от:

• състояние на агрегиране и промени по време на кипене и изпаряване, кристализация или кондензация, топене или сублимация;
• телесно тегло;
• телесна температура, характеризираща кинетичната енергия на частиците;
• вид вещество.

Вътрешна енергия на едноатомен идеален газ

Тази енергия в идеалния случай се състои от кинетичните енергии на всяка частица, която се движи произволно и непрекъснато, и потенциалната енергия на тяхното взаимодействие в конкретно тяло. Това се случва поради промяна в температурата, което се потвърждава от експериментите на Джаул.

За да изчислите вътрешната енергия на едноатомен газ, използвайте уравнението:

Където, в зависимост от промяната на температурата, вътрешната енергия ще се промени (увеличава се с повишаване на температурата и намалява с нейното намаляване). Вътрешната енергия е функция на състоянието.