موضوع: انرژی داخلی یک گاز ایده آل

هدف درس: تکرار مفاهیم انرژی داخلی، یک گاز ایده آل، استخراج فرمولی برای تعیین انرژی داخلی یک گاز ایده آل، در نظر گرفتن تغییر انرژی داخلی در تمام فرآیندهای همسانی که در یک گاز ایده آل رخ می دهد.

در طول کلاس ها

زمان سازماندهی

فعالیت های معلم

سلام دخترا! بشین!

امروز یک درس فیزیک دیگر داریم. آیا آماده هستید که به مدت 45 دقیقه وارد دنیای فیزیک شوید؟

چه اهدافی را برای این درس در نظر می گیریم و چه کارهایی را حل خواهیم کرد؟

اهداف: مطالعه یک موضوع جدید، استفاده از دانش به دست آمده برای حل مشکلات. اهداف: توسعه توانایی های خلاقانه و پژوهشی، افزایش علاقه به فیزیک.

تکرار مطالب مطالعه شده بررسی تکالیف (13-15 دقیقه).

فعالیت های معلم

فعالیت های دانشجویی مورد نظر

امروز تست مطالب مورد مطالعه به شرح زیر خواهد بود.

ترتیب نمایش و بررسی وظایف.

1. بررسی تست ها.

2. بررسی راه حل مشکلات کیفی.

3. بررسی وظایف کمی

4. بررسی وظایف گرافیکی

5.بررسی کار آزمایشگاه مجازی

6. کلیپ تصویری از آزمایش

سوال: چرا آب داخل سیلندر بالا می رود؟ دلیل بالا آمدن آب؟

امروز به انرژی داخلی و تغییر انرژی درونی در ترمودینامیک خواهیم پرداخت.

پس موضوع درس ما؟

تاریخ امروز و موضوع درس "انرژی داخلی گاز ایده آل" را می نویسیم.

1. دانش آموزان گروه 3-4 کار آزمایشی را انجام می دهند. بررسی قانون گی-لوساک تجهیزات: دماسنج، آب سوزی، آب سرد، سیلندر، پلاستیکین، 2 لیوان، خط کش. مینی ویدئو از آزمایش. ما محاسبات عکس و فیلم را بهوایبر.

2. 1-2 دانش آموز باید یک مشکل محاسباتی با پیچیدگی متوسط ​​در مورد اعمال قوانین گاز ایجاد کنند، عکس بگیرند و ارسال کنند.وایبر.

3. 1-2 دانش آموز باید یک مشکل با کیفیت بالا در اینترنت در موضوع قوانین گاز پیدا کنند و حل کنند، پاسوایبر.

4. 1-2 دانش آموز باید نمودار ایزوفرایندها را درV= V(T) و مجدداً در P=P(V). نقاشی ها را روی تخته بکشید.

5. 1-2 دانشجو باید کار آزمایشگاه مجازی را انجام دهند. SPbSU

6. بقیه وظایف تستی را انجام می دهند که پس از اتمام آنها در کار بررسی تکلیف تکمیل شده توسط سایر دانش آموزان ارائه شده روی تابلو قرار می گیرند.

کاهش دمای هوای داخل سیلندر؛

انرژی درونی

مطالعه مطالب جدید (13-15 دقیقه).

فعالیت های معلم

فعالیت های دانشجویی مورد نظر

انرژی درونی چیست؟

گاز ایده آل؟

خواص گاز ایده آل

استخراج فرمول انرژی داخلی گاز ایده آل تک اتمی.

فرمول انرژی داخلی برای گاز ایده آل تک اتمی. گازهای تک اتمی: هلیوم، نئون، آرگون.

فرمول انرژی داخلی برای گاز ایده آل دواتمی. گازهای دو اتمی: اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن

فرمول انرژی داخلی برای گاز ایده آل چند اتمی گازهای چند اتمی: دی اکسید کربن، بخار و غیره.

فرمول کلی انرژی داخلی یک گاز ایده آل :

تغییر انرژی داخلی یک گاز ایده آل :

چه ایزوفرایندهایی را در نظر گرفته‌ایم و تغییر انرژی داخلی را در این فرآیندها تعیین می‌کنیم.

انرژی درونی پتانسیل و انرژی جنبشی تمام مولکول های یک جسم معین است

گاز ایده آل گازی است که فعل و انفعالات بین مولکولی آن ناچیز باشد.

1) هیچ برهمکنش بین مولکولی وجود ندارد: انرژی پتانسیل مولکول های یک گاز ایده آل صفر است.

2) فعل و انفعالات فقط در هنگام برخورد آنها رخ می دهد، ضربه ها کاملاً کشسان هستند.

3) مولکول های گاز ایده آل - نقاط مادی

به سوالات پاسخ دهید، در استخراج فرمول شرکت کنید

یادداشت بردارید، مقادیر فیزیکی را توصیف کنید

فرآیند ایزوترمال:

فرآیند ایزوباریک:

فرآیند همحجم:

4. تلفیق مطالب مورد مطالعه (15-17 دقیقه)

فعالیت های معلم

فعالیت های دانشجویی مورد نظر

وظیفه:

هوای 15 کیلوگرمی از دمای 100 گرم شد O C تا دمای 250 O C در فشار ثابت تغییر انرژی درونی آن را پیدا کنید؟

دانش آموزان یک آزمون را از طریق ایمیل دریافت می کنند و به طور مستقل مسائل را از آزمون حل می کنند.

پس از اتمام آزمون، پاسخ ها به طور خودکار در رایانه معلم نمایش داده می شود

1 دانش آموز راه حل مسئله را روی تخته ترسیم می کند. هنگام حل، از فرمول تغییر انرژی داخلی استفاده می شود.

دانش آموزان نامه های خود را باز می کنند و تکالیف آزمون را حل می کنند.

5. جمع بندی. مشق شب.

1 تست قوانین گاز

* لزوما

نام و نام خانوادگی *

در چه حالتی از تجمع یک ماده، مولکول های آن با سرعت متوسط ​​100 متر بر ثانیه به طور آشفته حرکت می کنند *

در گاز و مایع

فقط در گاز

در مایع و جامد

به صورت گازی و جامد

دی اکسید کربن تخلیه شده به صورت ایزوبار منبسط می شود. جرم گاز ثابت است. دمای مطلق گاز را چگونه باید تغییر داد تا حجم آن 4 برابر شود؟ *

16 برابر افزایش یابد

افزایش 4 برابر

16 برابر کاهش دهد

4 برابر کاهش دهید

هوای فشرده از ظرف شیشه ای آزاد می شود و به طور همزمان ظرف را گرم می کند. در همان زمان دمای مطلق هوا در ظرف 2 برابر و فشار آن 3 برابر افزایش یافت. جرم هوا در رگ به میزان * کاهش یافت

6 بار

3 بار

1.5 بار

2 بار

بر اساس مفاهیم مدرن، هسته اتم کربن از ... *

الکترون ها و پروتون ها

نوترون ها و پوزیترون ها

فقط پروتون ها

پروتون ها و نوترون ها

بالون حاوی 36*10^26 مولکول گاز است. مقدار تقریبی ماده در سیلندر چقدر است؟ *

6 مول

36 مول

6 کیلومتر

36 کیلومتر مول

2 تست انرژی درونی

شروع فرم

نام خانوادگی و نام

در کدام یک از مثال های ارائه شده، انرژی مکانیکی به انرژی داخلی تبدیل می شود؟

آب جوش روی مشعل گازی

اصابت گلوله به هدف

موتور احتراق داخلی

گرم کردن یک سیم فلزی در شعله آتش

گزینه 5

10 مول هلیوم تخلیه شده در ظرفی با فشار بالاتر از اتمسفر است. اگر سوراخ کوچکی در ظرفی ایجاد شود و دمای آن ثابت بماند، انرژی داخلی گاز چگونه تغییر می کند؟

افزایش خواهد یافت

کاهش خواهد یافت

تغییر نخواهد کرد

انرژی داخلی آب در هنگام گرم شدن از 25 درجه سانتیگراد به 50 درجه سانتیگراد چگونه تغییر می کند؟

تغییر نخواهد کرد، زیرا هیچ شبکه کریستالی تشکیل نمی شود

تغییر نمی کند، زیرا آب نمی جوشد

در حال رشد است زیرا دما افزایش می یابد

کاهش می یابد، زیرا دما افزایش می یابد

یک گاز ایده آل به صورت ایزوبار فشرده می شود. انرژی داخلی گاز چگونه تغییر می کند؟

افزایش

کاهش می دهد

تغییر نمی کند

انرژی داخلی گاز در حین فشرده سازی همدما آهسته 0.2 متر مکعب چگونه تغییر کرد؟ گازی که در حالت اولیه تحت فشار 200 کیلو پاسکال قرار داشت؟ پاسخ خود را به اعداد کامل گرد کنید.

پایان فرم

شروع فرم

متداول ترین سوالات

آیا می توان با توجه به نمونه ارائه شده روی سند مهر زد؟ پاسخ بله امکانش هست. یک کپی اسکن شده یا یک عکس با کیفیت خوب را به آدرس ایمیل ما بفرستید و ما کپی لازم را انجام خواهیم داد.

شما چه نوع پرداختی را قبول می کنید؟ پاسخ پس از بررسی صحت تکمیل و کیفیت اجرای مدرک می توانید هزینه سند را پس از دریافت توسط پیک پرداخت نمایید. این را می توان در دفتر شرکت های پستی که خدمات تحویل نقدی ارائه می دهند نیز انجام داد.
کلیه شرایط تحویل و پرداخت اسناد در بخش "پرداخت و تحویل" توضیح داده شده است. همچنین آماده شنیدن پیشنهادات شما در خصوص شرایط تحویل و پرداخت سند هستیم.

آیا می توانم مطمئن باشم که پس از ثبت سفارش با پول من ناپدید نمی شوید؟ پاسخ ما تجربه بسیار طولانی در زمینه تولید دیپلم داریم. ما چندین وب سایت داریم که دائما به روز می شوند. متخصصان ما در نقاط مختلف کشور کار می کنند و روزانه بیش از 10 سند تولید می کنند. در طول سال ها، اسناد ما به بسیاری از افراد کمک کرده است تا مشکلات شغلی را حل کنند یا به مشاغل پردرآمدتر بروند. ما اعتماد و شناخت را در بین مشتریان به دست آورده ایم، بنابراین هیچ دلیلی برای انجام این کار وجود ندارد. علاوه بر این، انجام این کار به صورت فیزیکی غیرممکن است: شما هزینه سفارش خود را در لحظه دریافت آن در دستان خود پرداخت می کنید، هیچ پیش پرداختی وجود ندارد.

آیا می توانم از هر دانشگاهی دیپلم سفارش دهم؟ پاسخ به طور کلی، بله. ما نزدیک به 12 سال است که در این زمینه کار می کنیم. در این مدت بانک اطلاعاتی تقریباً کاملی از مدارک صادر شده توسط تقریباً تمامی دانشگاه های کشور و برای سال های مختلف صدور تشکیل شد. تنها چیزی که نیاز دارید انتخاب دانشگاه، تخصص، مدرک و تکمیل فرم سفارش است.

در صورت مشاهده اشتباهات تایپی و خطا در یک سند چه باید کرد؟ پاسخ هنگام دریافت سند از پیک یا شرکت پست ما، توصیه می کنیم تمام جزئیات را به دقت بررسی کنید. در صورت کشف اشتباه تایپی، اشتباه یا عدم دقت، حق عدم تحویل مدرک را دارید، اما باید ایرادات شناسایی شده را شخصاً به پیک یا کتباً با ارسال ایمیل اعلام کنید.
ما سند را در اسرع وقت تصحیح کرده و مجدداً به آدرس مشخص شده ارسال می کنیم. البته هزینه ارسال بر عهده شرکت ما خواهد بود.
برای جلوگیری از چنین سوءتفاهماتی، قبل از پر کردن فرم اصلی، ماکتی از سند آینده را برای بررسی و تایید نسخه نهایی به مشتری ایمیل می کنیم. قبل از ارسال سند از طریق پیک یا پست، عکس‌ها و فیلم‌های اضافی (از جمله در نور ماوراء بنفش) را نیز می‌گیریم تا شما تصور واضحی از آنچه در پایان دریافت خواهید کرد داشته باشید.

برای سفارش دیپلم از شرکت شما چه کار کنم؟ پاسخ برای سفارش سند (گواهی، دیپلم، گواهی تحصیلی و غیره) باید فرم سفارش آنلاین موجود در وب سایت ما را پر کنید یا ایمیل خود را ارائه دهید تا بتوانیم یک فرم درخواست را برای شما ارسال کنیم که باید آن را پر کرده و ارسال کنید. به ما.
اگر نمی دانید در هر قسمت از فرم سفارش/پرسشنامه چه چیزی را مشخص کنید، آنها را خالی بگذارید. بنابراین، ما تمام اطلاعات گم شده را از طریق تلفن روشن خواهیم کرد.

آخرین بررسی ها

اولگ:

من در رشته برنامه نویسی تحصیل کردم و در سازمانی که یک ارائه دهنده خدمات اینترنتی بود، استخدام شدم. در مدتی که مجرد بودم و با پدر و مادرم زندگی می کردم، حقوقم برایم کافی بود. در 25 سالگی با دختری آشنا شدم و ازدواج کردم. بچه ها یکی پس از دیگری به دنیا آمدند. دستمزدم به سختی کفاف غذای من را می داد. من و همسرم تصمیم گرفتیم چیزی را تغییر دهیم. ما به این نتیجه رسیدیم که باید یک حرفه جدید در خارج از کشور یاد بگیریم. من خدمات شما را در اینترنت پیدا کردم. من دیپلم سفارش دادم. به کشور دیگری رفتم، کار پیدا کردم و حقوق خوبی گرفتم. من یک ماشین معتبر خریدم. بچه ها، خدا خیرتون بده!

اولگا:

من به عنوان دانشجوی مکاتبه ای در یک موسسه آموزش عالی تحصیل کردم. وقتی دیپلمم را گرفتم، امیدوار بودم که فوراً یک شغل معتبر پیدا کنم. اما رقابت بسیار بالا بود، بیش از ده نفر برای یک مکان درخواست دادند. مجبور شدم با شغلی خارج از تخصصم با حداقل دستمزد موافقت کنم. من سالهاست که اینگونه کار می کنم. تصمیم گرفتم تغییری ایجاد کنم. برای خدمات تولید دیپلم تخصصی به شرکت شما مراجعه کردم. من شغلم را تغییر دادم، بسیار خوشحالم که اینطور شد. ممنون رفقا!

ادوارد:

من هرگز به چنین شرکت هایی اعتماد نداشتم، اما زمانی که تصمیم گرفتم با آنها تماس بگیرم، تردیدهایم برطرف شد. متأسفانه به دلیل تصادف تقریباً تمام مدارکم از جمله مدرک دیپلم را از دست دادم و بدون آن حتی نمی توانستم شغلی پیدا کنم. برای اینکه زمان را برای بازیابی سند تلف نکنم، تصمیم گرفتم کار این شرکت را بررسی کنم. با شماره درج شده تماس گرفتم و سفارش دادم. من دیپلمم را در مدت مشخص شده دریافت کردم. من از کیفیت راضی بودم، شباهت به اصلی 100٪ است.

ایرینا:

عصر بخیر، از کار شما متشکرم! من از کیفیت مدارک راضی بودم. بعد از خرید دیپلمم که اومدم سر کار دیدم رئیس همون دانشگاه مدرک داره! او بسیار ترسیده بود؛ معلوم شد که اسناد موجود در پایگاه داده را بررسی نکرده است، اما آن را با خودش (مهر، امضا) مقایسه کرده است. تعجب من را تصور کنید وقتی او حتی متوجه چیز مشکوکی نشد. اگر رئیس شما را باور کرده است، پس اکنون لازم نیست از چک های دیگر بترسید. بسیار از شما متشکرم.

ماکسیم:

من یک دیپلم اینجا خریدم، حتی فکر نمی کردم که این کیفیت عالی باشد. در کمتر از 5 روز تحویل داده می شود. تمام داده ها بدون خطا نوشته می شوند و از طریق پایگاه داده می روند. همچنین می خواهم از شما بابت کارایی شما تشکر کنم؛ مدیر خیلی سریع با من تماس گرفت و تمام خواسته های من را در نظر گرفت. کار کاملاً انجام شد - دقیقاً همان چیزی که نیاز داشتم، از شرکت برای کار عالی تشکر می کنم!

ریتا:

در محل کار، برای ارتقای شغلی به یک دیپلم نیاز فوری داشتم. فقط یک هفته فرصت داشتم تا مدرک تحصیلی ام را تحویل دهم. تنها راه نجاتم خرید مدرک بود. مدیر بلافاصله پاسخ داد، تمام اطلاعات را روشن کرد و چهار روز بعد مدرک در دستان من بود. من خیلی نگران بودم که آیا کار به خوبی انجام می شود. من آن را در اداره پست دریافت کردم و آنجا پرداخت کردم، بنابراین هیچ خطری وجود ندارد. راضی بودم همه چیز مثل اورجینال بود ممنون

انرژی درونیترمودینامیکی عملکرد وضعیت سیستم، انرژی آن، در داخل تعیین می شود. وضعیت. انرژی داخلی اساساً جمع می شود. از جنبشی انرژی حرکت ذرات (اتم ها، مولکول ها، یون ها، الکترون ها) و انرژی برهم کنش. بین آنها (درون و بین مولکولی). انرژی درونی تحت تاثیر تغییرات انرژی درونی است. وضعیت سیستم تحت تأثیر عوامل خارجی زمینه های؛ انرژی داخلی به ویژه شامل انرژی مرتبط با قطبش دی الکتریک به بیرون است. برقی میدان و مغناطیس پارامغناطیس در خارج. ماگ رشته. جنبشی. انرژی سیستم به عنوان یک کل و انرژی پتانسیل ناشی از فضا. مکان سیستم در انرژی داخلی گنجانده نشده است. در ترمودینامیک تنها تغییر انرژی درونی در تجزیه تعیین می شود. فرآیندها بنابراین، انرژی داخلی بسته به انرژی در نظر گرفته شده به عنوان صفر مرجع، تا یک مدت ثابت مشخص مشخص می شود.

انرژی داخلی U به عنوان تابع حالت توسط قانون اول ترمودینامیک معرفی شده است که بر اساس آن تفاوت بین گرمای Q منتقل شده به سیستم و کار W انجام شده توسط سیستم تنها به حالت اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد و به مسیر انتقال بستگی ندارد، یعنی . نشان دهنده تغییر در عملکرد حالت است

که در آن U 1 و U 2 به ترتیب انرژی داخلی سیستم در حالت اولیه و نهایی هستند. معادله (1) قانون بقای انرژی را که در ترمودینامیک اعمال می شود بیان می کند. فرآیندها، یعنی فرآیندهایی که در آنها انتقال حرارت رخ می دهد. برای چرخه ای فرآیندی که سیستم را به حالت اولیه باز می گرداند. در فرآیندهای ایزوکوریک، به عنوان مثال. فرآیندهای با حجم ثابت، سیستم به دلیل انبساط کار نمی کند، W = 0 و گرمای منتقل شده به سیستم برابر با افزایش انرژی داخلی است: Q v =. برای آدیاباتیک زمانی که Q = 0، = - W پردازش می کند.

انرژی درونی یک سیستم به عنوان تابعی از آنتروپی آن S، حجم V و تعداد مول m i جزء i یک پتانسیل ترمودینامیکی است. این نتیجه قانون اول و دوم ترمودینامیک است و با این رابطه بیان می شود:

"

جایی که T abs است. t-ra، p-pressure، -chemical. پتانسیل مولفه i. علامت مساوی به فرآیندهای تعادلی اشاره دارد، علامت نابرابری به فرآیندهای غیرتعادلی اشاره دارد. برای سیستمی با مقادیر داده شده S، V، m i (سیستم بسته در یک پوسته صلب آدیاباتیک)، انرژی داخلی در حالت تعادل حداقل است. اتلاف انرژی داخلی در فرآیندهای برگشت پذیر در ثابت V و S برابر است با حداکثر. کار مفید (به کار حداکثر واکنش مراجعه کنید).

وابستگی انرژی داخلی یک سیستم تعادلی به دما و حجم U =f(T,V) نامیده می شود. معادله کالری حالت مشتق انرژی داخلی نسبت به دما در حجم ثابت برابر با ظرفیت گرمایی ایزوکوریک است:

انرژی داخلی یک گاز ایده آل به حجم بستگی ندارد و تنها با حجم تعیین می شود.

مقدار انرژی داخلی یک ماده به صورت تجربی تعیین می شود و از مقدار آن در abs اندازه گیری می شود. صفر t-ry. تعیین انرژی داخلی به داده هایی در مورد ظرفیت حرارتی CV (T)، گرمای انتقال فاز و سطح حالت نیاز دارد. تغییر در انرژی درونی در طول شیمی. p-tions (به ویژه انرژی داخلی استاندارد تشکیل یک ماده) از داده های مربوط به اثرات حرارتی p-tion ها و همچنین از داده های طیفی تعیین می شود. نظری محاسبه انرژی داخلی با استفاده از روش های آماری انجام می شود. ترمودینامیک، که انرژی داخلی را به عنوان انرژی متوسط ​​سیستم در شرایط عایق معین (مثلاً در T، V، m i معین) تعریف می کند. انرژی داخلی یک گاز ایده آل تک اتمی مجموع میانگین انرژی دریافتی است. حرکت مولکول ها و انرژی متوسط ​​حالت های الکترونیکی برانگیخته. برای گازهای دو و چند اتمی، میانگین انرژی چرخش مولکول ها و ارتعاشات آنها در اطراف موقعیت تعادل نیز به این مقدار اضافه می شود. انرژی داخلی 1

همراه با انرژی مکانیکی، هر جسم (یا سیستم) دارای انرژی درونی است. انرژی درونی انرژی استراحت است. این شامل حرکت هرج و مرج حرارتی مولکول های تشکیل دهنده بدن، انرژی پتانسیل آرایش متقابل آنها، انرژی جنبشی و پتانسیل الکترون ها در اتم ها، نوکلئون ها در هسته ها و غیره است.

در ترمودینامیک، دانستن قدر مطلق انرژی درونی، بلکه تغییر آن مهم است.

در فرآیندهای ترمودینامیکی، تنها انرژی جنبشی مولکول‌های متحرک تغییر می‌کند (انرژی گرمایی برای تغییر ساختار یک اتم کافی نیست، حتی یک هسته). بنابراین، در واقع تحت انرژی درونیدر ترمودینامیک منظور ما انرژی است هرج و مرج حرارتیحرکات مولکولی

انرژی درونی Uیک مول گاز ایده آل برابر است با:

بدین ترتیب، انرژی داخلی فقط به دما بستگی دارد. انرژی داخلی U تابعی از وضعیت سیستم است، بدون توجه به پیشینه

واضح است که در حالت کلی، یک سیستم ترمودینامیکی می تواند هم انرژی داخلی و هم انرژی مکانیکی داشته باشد و سیستم های مختلف می توانند این نوع انرژی ها را مبادله کنند.

تبادل انرژی مکانیکیبا کامل مشخص می شود کار A،و تبادل انرژی درونی - مقدار گرمای منتقل شده Q.

مثلاً در زمستان سنگ داغی را در برف انداختید. به دلیل ذخیره انرژی پتانسیل، کارهای مکانیکی برای فشرده سازی برف انجام شد و به دلیل ذخیره انرژی داخلی، برف ها ذوب شدند. اگر سنگ سرد بود، یعنی. اگر دمای سنگ با دمای محیط برابر باشد، فقط کار انجام می شود، اما تبادل انرژی داخلی وجود نخواهد داشت.

بنابراین، کار و گرما اشکال خاصی از انرژی نیستند. ما نمی توانیم در مورد ذخیره گرما یا کار صحبت کنیم. این اندازه گیری منتقل شدهسیستم دیگری از انرژی مکانیکی یا داخلی. می توان در مورد ذخیره این انرژی ها صحبت کرد. علاوه بر این، انرژی مکانیکی را می توان به انرژی حرارتی و بالعکس تبدیل کرد. مثلاً اگر با چکش به سندان ضربه بزنید، بعد از مدتی چکش و سندان گرم می شوند (این یک مثال است. اتلافانرژی).

ما می‌توانیم مثال‌های بسیار بیشتری از تبدیل یک شکل انرژی به شکل دیگر ارائه کنیم.

تجربه نشان می دهد که در همه موارد، تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی حرارتی و بالعکس همیشه در مقادیر کاملاً معادل اتفاق می افتد.این جوهر قانون اول ترمودینامیک است که از قانون بقای انرژی ناشی می شود.

مقدار گرمایی که به بدن وارد می شود برای افزایش انرژی درونی و انجام کار روی بدن می رود:

,

(4.1.1)

- همین است قانون اول ترمودینامیک ، یا قانون بقای انرژی در ترمودینامیک

قانون امضا:اگر گرما از محیط منتقل شود این سیستم،و اگر سیستم روی اجسام اطراف کار کند، در این حالت . با در نظر گرفتن قاعده علامت، قانون اول ترمودینامیک را می توان به صورت زیر نوشت:

در این بیان U- عملکرد وضعیت سیستم؛ د Uدیفرانسیل کل آن است و δ سو δ آآنها نیستند. در هر حالت، سیستم دارای مقدار مشخص و فقط این مقدار انرژی داخلی است، بنابراین می‌توانیم بنویسیم:

,

توجه به این نکته ضروری است که گرما سو کار آبستگی به نحوه انتقال از حالت 1 به حالت 2 (ایزوکوریک، آدیاباتیک و غیره) و انرژی داخلی دارد. Uوابسته نیست. در عین حال، نمی توان گفت که سیستم دارای مقدار خاصی از گرما و کار برای یک حالت معین است.

از فرمول (4.1.2) چنین بر می آید که مقدار گرما در واحدهای کار و انرژی بیان می شود. در ژول (J).

در ترمودینامیک فرآیندهای دایره ای یا چرخه ای از اهمیت ویژه ای برخوردارند که در آن یک سیستم پس از عبور از یک سری حالات به حالت اولیه خود باز می گردد. شکل 4.1 روند چرخه ای 1 را نشان می دهد آ–2–ب-1، در حالی که کار A انجام شد.

برنج. 4.1

زیرا Uپس یک تابع حالت است

(4.1.3)

این برای هر تابع حالت صادق است.

اگر طبق قانون اول ترمودینامیک، یعنی. ساخت موتوری که به طور دوره‌ای کار می‌کند غیرممکن است که بیشتر از مقدار انرژی که از بیرون به آن منتقل می‌شود، کار کند. به عبارت دیگر، یک ماشین حرکت دائمی از نوع اول غیرممکن است. این یکی از فرمول بندی های قانون اول ترمودینامیک است.

لازم به ذکر است که قانون اول ترمودینامیک نشان نمی دهد که فرآیندهای تغییر حالت در کدام جهت رخ می دهد که یکی از کاستی های آن است.

موشکی را در حال بلند شدن می بینید. این کار را انجام می دهد - فضانوردان و محموله ها را بلند می کند. انرژی جنبشی موشک افزایش می یابداز آنجایی که موشک با بالا آمدن سرعت افزایش می یابد. انرژی پتانسیل موشک نیز افزایش می یابد،همانطور که از زمین بالاتر و بالاتر می رود. بنابراین مجموع این انرژی ها یعنی انرژی مکانیکی موشک نیز افزایش می یابد.

ما به یاد داریم که وقتی یک بدن کار می کند، انرژی آن کاهش می یابد. با این حال، موشک کار می کند، اما انرژی آن کاهش نمی یابد، بلکه افزایش می یابد! راه حل تناقض چیست؟ معلوم می شود که علاوه بر انرژی مکانیکی، نوع دیگری از انرژی وجود دارد - انرژی درونی.موشک با کاهش انرژی داخلی سوخت سوزانده شده، کارهای مکانیکی انجام می دهد و علاوه بر آن، انرژی مکانیکی خود را افزایش می دهد.

نه فقط قابل اشتعال، اما همچنین داغاجسام دارای انرژی درونی هستند که به راحتی می توانند به کار مکانیکی تبدیل شوند. بیایید یک آزمایش انجام دهیم. یک وزنه را در آب جوش گرم کنید و آن را روی یک جعبه حلبی که به فشار سنج متصل است قرار دهید. با گرم شدن هوا در جعبه، مایع موجود در فشارسنج شروع به حرکت می کند (شکل را ببینید).

منبسط شدن هوا روی مایع کار می کند. با توجه به چه انرژی این اتفاق می افتد؟ البته به دلیل انرژی درونی وزنه. بنابراین در این آزمایش مشاهده می کنیم تبدیل انرژی درونی بدن به کار مکانیکی.توجه داشته باشید که انرژی مکانیکی وزن در این آزمایش تغییر نمی کند - همیشه برابر با صفر است.

بنابراین، انرژی درونی- این انرژی یک جسم است که به دلیل آن می توان کار مکانیکی را بدون کاهش انرژی مکانیکی این جسم انجام داد.

انرژی درونی هر جسم به دلایل زیادی بستگی دارد: نوع و حالت ماده آن، جرم و دمای بدن و موارد دیگر. همه اجسام دارای انرژی درونی هستند: بزرگ و کوچک، گرم و سرد، جامد، مایع و گاز.

انرژی درونی فقط، به بیان مجازی، مواد و اجسام داغ و قابل احتراق می تواند به راحتی برای نیازهای انسان استفاده شود. اینها نفت، گاز، زغال سنگ، چشمه های زمین گرمایی در نزدیکی آتشفشان ها و غیره هستند. علاوه بر این، در قرن بیستم، انسان یاد گرفت که از انرژی درونی مواد به اصطلاح رادیواکتیو استفاده کند. اینها به عنوان مثال اورانیوم، پلوتونیوم و دیگران هستند.

به سمت راست نمودار نگاهی بیندازید. در ادبیات عامیانه، اغلب از انرژی های حرارتی، شیمیایی، الکتریکی، اتمی (هسته ای) و دیگر انواع انرژی نام برده می شود. همه آنها، به عنوان یک قاعده، انواع انرژی داخلی هستند، زیرا به دلیل آنها می توان کار مکانیکی را بدون از دست دادن انرژی مکانیکی انجام داد. ما مفهوم انرژی درونی را با جزئیات بیشتری در مطالعه بیشتر خود در مورد فیزیک در نظر خواهیم گرفت.