Unutarnja energija svih čestica u tijelu mjeri se u. Termodinamika. Unutarnja energija. Primjeri rješavanja problema

Prema MKT, sve tvari se sastoje od čestica koje su u kontinuiranom toplinskom gibanju i međusobno djeluju. Dakle, čak i ako je tijelo nepomično i ima nultu potencijalnu energiju, ono ima energiju (unutarnju energiju), a to je ukupna energija gibanja i međudjelovanja mikročestica koje čine tijelo. Unutarnja energija uključuje:

1. kinetička energija translatornog, rotacijskog i vibracijskog gibanja molekula;
2. potencijalna energija međudjelovanja atoma i molekula;
3. intraatomska i intranuklearna energija.

U termodinamici se procesi razmatraju na temperaturama pri kojima se ne pobuđuje titrajno gibanje atoma u molekulama, tj. na temperaturama ne višim od 1000 K. U tim se procesima mijenjaju samo prve dvije komponente unutarnje energije. Zato

pod, ispod unutarnja energija u termodinamici podrazumijevamo zbroj kinetičke energije svih molekula i atoma nekog tijela i potencijalne energije njihove interakcije.

Unutarnja energija tijela određuje njegovo toplinsko stanje i mijenja se pri prijelazu iz jednog stanja u drugo. U određenom stanju tijelo ima potpuno određenu unutarnju energiju, neovisno o procesu kroz koji je prešlo u to stanje. Stoga se unutarnja energija često naziva funkcija stanja tijela.

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

Gdje ja- stupanj slobode. Za monoatomski plin (npr. plemeniti plinovi) ja= 3, za dvoatomski - ja = 5.

Iz ovih formula je jasno da unutarnja energija idealnog plina ovisi samo o temperaturi i broju molekula a ne ovisi ni o volumenu ni o tlaku. Dakle, promjena unutarnje energije idealnog plina određena je samo promjenom njegove temperature i ne ovisi o prirodi procesa u kojem plin prelazi iz jednog stanja u drugo:

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

gdje je Δ T = T 2 - T 1 .

• Molekule stvarnih plinova međusobno djeluju i stoga imaju potencijalnu energiju W p, koji ovisi o udaljenosti između molekula i, prema tome, o volumenu koji zauzima plin. Dakle, unutarnja energija pravog plina ovisi o njegovoj temperaturi, volumenu i molekularnoj strukturi.

*Izvođenje formule

Prosječna kinetička energija molekule \(~\left\langle W_k \right\rangle = \dfrac (i)(2) \cdot k \cdot T\).

Broj molekula u plinu je \(~N = \dfrac (m)(M) \cdot N_A\).

Prema tome, unutarnja energija idealnog plina je

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

S obzirom na to k⋅N A= R je univerzalna plinska konstanta koju imamo

\(~U = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac (m)(M) \cdot R \cdot T\) - unutarnja energija idealnog plina.

Promjena unutarnje energije

Za rješavanje praktičnih problema značajnu ulogu ne igra sama unutarnja energija, već njezina promjena Δ U = U 2 - U 1 . Promjena unutarnje energije izračunava se na temelju zakona održanja energije.

Unutarnja energija tijela može se promijeniti na dva načina:

1. Prilikom predaje mehanički rad. a) Ako vanjska sila uzrokuje deformaciju tijela, tada se mijenjaju udaljenosti između čestica od kojih se ono sastoji, a samim time se mijenja i potencijalna energija međudjelovanja čestica. Pri neelastičnim deformacijama, osim toga, mijenja se i temperatura tijela, tj. mijenja se kinetička energija toplinskog gibanja čestica. Ali kada se tijelo deformira, vrši se rad, koji je mjera promjene unutarnje energije tijela. b) Unutarnja energija tijela mijenja se i pri njegovom neelastičnom sudaru s drugim tijelom. Kao što smo ranije vidjeli, pri neelastičnom sudaru tijela njihova se kinetička energija smanjuje, pretvara se u unutarnju energiju (na primjer, ako nekoliko puta udarite čekićem po žici koja leži na nakovnju, žica će se zagrijati). Mjera promjene kinetičke energije tijela je, prema teoremu o kinetičkoj energiji, rad sila koje djeluju. Ovaj rad također može poslužiti kao mjera promjena unutarnje energije. c) Promjena unutarnje energije tijela nastaje pod utjecajem sile trenja, budući da je, kao što je poznato iz iskustva, trenje uvijek praćeno promjenom temperature tijela koja se trljaju. Rad sile trenja može poslužiti kao mjera promjene unutarnje energije.
2. Uz pomoć izmjena topline. Na primjer, ako se tijelo stavi u plamen plamenika, promijenit će se njegova temperatura, a samim time i unutarnja energija. Međutim, tu se nije radilo, jer nije bilo vidljivog pomicanja ni samog tijela ni njegovih dijelova.

Promjena unutarnje energije sustava bez izvršenja rada naziva se izmjena topline(prijenos topline).

Postoje tri vrste prijenosa topline: kondukcija, konvekcija i zračenje.

A) Toplinska vodljivost je proces izmjene topline između tijela (ili dijelova tijela) tijekom njihovog neposrednog dodira, uzrokovan toplinskim kaotičnim kretanjem čestica tijela. Što je viša temperatura, to je veća amplituda vibracija molekula čvrstog tijela. Toplinska vodljivost plinova posljedica je izmjene energije između molekula plina tijekom njihovih sudara. U slučaju tekućina oba mehanizma rade. Toplinska vodljivost tvari najveća je u čvrstom, a najmanja u plinovitom stanju.

b) Konvekcija predstavlja prijenos topline zagrijanim strujanjem tekućine ili plina s nekih područja volumena koje zauzimaju na druga.

c) Izmjena topline pri radijacija provodi se na daljinu putem elektromagnetskih valova.

Razmotrimo detaljnije načine promjene unutarnje energije.

Mehanički rad

Pri razmatranju termodinamičkih procesa ne uzima se u obzir mehaničko kretanje makrotijela kao cjeline. Pojam rada ovdje je povezan s promjenom volumena tijela, tj. kretanje dijelova makrotijela jedan u odnosu na drugi. Taj proces dovodi do promjene udaljenosti među česticama, a često i do promjene brzine njihova kretanja, dakle, do promjene unutarnje energije tijela.

Izobarni proces

Razmotrimo najprije izobarni proces. Neka se u cilindru s pomičnim klipom nalazi plin pri temperaturi T 1 (slika 1).

Polako ćemo zagrijavati plin do temperature T 2. Plin će se širiti izobarno i klip će se pomaknuti s položaja 1 na poziciju 2 na udaljenost Δ l. Sila pritiska plina izvršit će rad na vanjskim tijelima. Jer str= const, zatim sila pritiska F = p⋅S također konstantan. Stoga se rad te sile može izračunati pomoću formule

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

gdje je Δ V- promjena volumena plina.

• Ako se volumen plina ne mijenja (izohorni proces), tada je rad plina jednak nuli.

• Plin obavlja rad samo u procesu promjene svog volumena.

Prilikom širenja (Δ V> 0) plina, izvršen je pozitivan rad ( A> 0); tijekom kompresije (Δ V < 0) газа совершается отрицательная работа (A < 0).

• Ako uzmemo u obzir rad vanjskih sila A " (A " = –A), zatim s ekspanzijom (Δ V> 0) plin A " < 0); при сжатии (ΔV < 0) A " > 0.

Napišimo Clapeyron-Mendelejevu jednadžbu za dva plinska stanja:

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

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

Stoga, kada izobarni proces

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

Ako je ν = 1 mol, tada je kod Δ Τ = 1 K dobivamo to R brojčano jednaki A.

Iz ovoga slijedi fizikalno značenje univerzalne plinske konstante: brojčano je jednak radu koji izvrši 1 mol idealnog plina kada se izobarno zagrije za 1 K.

Nije izobarni proces

Na grafikonu str (V) u izobarnom procesu, rad je jednak površini osjenčanog pravokutnika na slici 2, a.

Ako proces nije izobarni(Sl. 2, b), zatim krivulja funkcije str = f(V) može se prikazati kao isprekidana linija koja se sastoji od velikog broja izohora i izobara. Rad na izohornim presjecima je nula, a ukupni rad na svim izobarnim presjecima bit će jednak

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

oni. bit će jednaki područje osjenčane figure.

Na izotermni proces (T= const) rad je jednak površini osjenčane figure prikazane na slici 2, c.

Posljednjom formulom moguće je odrediti rad samo ako je poznato kako se mijenja tlak plina kada se mijenja njegov volumen, tj. poznat je oblik funkcije str = f(V).

Dakle, jasno je da će i pri istoj promjeni volumena plina rad ovisiti o načinu prijelaza (tj. o procesu: izotermni, izobarni...) iz početnog stanja plina u konačno. država. Stoga možemo zaključiti da

• Rad u termodinamici je funkcija procesa, a ne funkcija stanja.

Količina topline

Kao što je poznato, tijekom različitih mehaničkih procesa dolazi do promjene mehaničke energije W. Mjera promjene mehaničke energije je rad sila primijenjenih na sustav:

\(~\Delta W = A.\)

Tijekom izmjene topline dolazi do promjene unutarnje energije tijela. Mjera promjene unutarnje energije tijekom prijenosa topline je količina topline.

Količina topline je mjera promjene unutarnje energije tijekom prijenosa topline.

Dakle, i rad i količina topline karakteriziraju promjenu energije, ali nisu identični unutarnjoj energiji. Oni ne karakteriziraju samo stanje sustava (kao unutarnja energija), već određuju proces prijelaza energije iz jedne vrste u drugu (iz jednog tijela u drugo) kada se stanje mijenja i bitno ovise o prirodi procesa.

Glavna razlika između rada i topline je ta

• rad karakterizira proces promjene unutarnje energije sustava, popraćen transformacijom energije iz jedne vrste u drugu (iz mehaničke u unutarnju);
• količina topline karakterizira proces prijenosa unutarnje energije s jednog tijela na drugo (od više grijanog do manje grijanog), koji nije popraćen energetskim transformacijama.

Grijanje (hlađenje)

Iskustvo pokazuje da je količina topline potrebna za zagrijavanje tjelesne mase m na temperaturu T 1 do temperature T 2, izračunato formulom

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

Gdje c- specifični toplinski kapacitet tvari (tabelarna vrijednost);

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

SI jedinica specifičnog toplinskog kapaciteta je džul po kilogramu Kelvina (J/(kg K)).

Određena toplina c je brojčano jednaka količini topline koju je potrebno predati tijelu mase 1 kg da bi se ono zagrijalo za 1 K.

Osim specifičnog toplinskog kapaciteta, uzima se u obzir i takva veličina kao što je toplinski kapacitet tijela.

Toplinski kapacitet tijelo C brojčano jednaka količini topline potrebnoj za promjenu tjelesne temperature za 1 K:

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

SI jedinica toplinskog kapaciteta tijela je džul po Kelvinu (J/K).

Isparavanje (kondenzacija)

Za pretvaranje tekućine u paru pri konstantnoj temperaturi potrebno je utrošiti određenu količinu topline

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

Gdje L- specifična toplina isparavanja (tabelarna vrijednost). Kada se para kondenzira, oslobađa se ista količina topline.

SI jedinica specifične topline isparavanja je džul po kilogramu (J/kg).

Taljenje (kristalizacija)

Da bi se otopilo kristalno tijelo vaganje m na točki tališta tijelo treba priopćiti količinu topline

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

Gdje λ - specifična toplina taljenja (tabelarna vrijednost). Prilikom kristalizacije tijela oslobađa se ista količina topline.

SI jedinica specifične topline taljenja je džul po kilogramu (J/kg).

Izgaranje goriva

Količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja mase goriva m,

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

Gdje q- specifična toplina izgaranja (tabelarna vrijednost).

SI jedinica specifične topline izgaranja je džul po kilogramu (J/kg).

Književnost

Aksenovich L. A. Fizika u srednjoj školi: teorija. Zadaci. Testovi: Udžbenik. dodatak za ustanove općeg obrazovanja. okoliš, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; ur. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 129-133, 152-161.

Najčešća pitanja

Da li je moguće izraditi pečat na ispravu prema priloženom uzorku? Odgovor Da, moguće je. Pošaljite skeniranu kopiju ili kvalitetnu fotografiju na našu e-mail adresu, a mi ćemo izraditi potreban duplikat.

Koje vrste plaćanja prihvaćate? Odgovor Dokument možete platiti po primitku od strane kurira, nakon provjere ispravnosti popunjavanja i kvalitete izrade diplome. To se također može učiniti u uredu poštanskih tvrtki koje nude usluge plaćanja pouzećem.
Svi uvjeti dostave i plaćanja dokumenata opisani su u odjeljku „Plaćanje i dostava“. Također smo spremni saslušati vaše prijedloge vezane uz uvjete dostave i plaćanja dokumenta.

Mogu li biti siguran da nakon narudžbe nećete nestati s mojim novcem? Odgovor Imamo dosta dugo iskustvo u području izrade diploma. Imamo nekoliko web stranica koje se stalno ažuriraju. Naši stručnjaci rade u različitim dijelovima zemlje, izrađujući više od 10 dokumenata dnevno. Tijekom godina naši su dokumenti pomogli mnogim ljudima da riješe probleme pri zapošljavanju ili pređu na bolje plaćena radna mjesta. Stekli smo povjerenje i priznanje među klijentima, tako da nema apsolutno nikakvog razloga da to činimo. Štoviše, to je jednostavno fizički nemoguće učiniti: narudžbu plaćate čim je primite u ruke, nema plaćanja unaprijed.

Mogu li naručiti diplomu bilo kojeg fakulteta? Odgovor Općenito, da. Na ovom polju radimo skoro 12 godina. Tijekom tog vremena formirana je gotovo potpuna baza dokumenata izdanih na gotovo svim sveučilištima u zemlji i za različite godine izdavanja. Sve što trebate je odabrati sveučilište, specijalnost, dokument i ispuniti narudžbenicu.

Što učiniti ako pronađete tipfelere i pogreške u dokumentu? Odgovor Prilikom primanja dokumenta od naše kurirske ili poštanske tvrtke, preporučujemo da pažljivo provjerite sve detalje. Ako se otkrije tipfeler, pogreška ili netočnost, imate pravo ne preuzeti diplomu, ali uočene nedostatke morate osobno naznačiti dostavljaču ili pismeno slanjem e-pošte.
Dokument ćemo ispraviti u najkraćem mogućem roku i ponovno poslati na navedenu adresu. Naravno, dostavu će platiti naša tvrtka.
Kako bismo izbjegli takve nesporazume, prije ispunjavanja izvornog obrasca kupcu e-poštom šaljemo mock-up budućeg dokumenta na provjeru i odobrenje konačne verzije. Prije slanja dokumenta kurirskom službom ili poštom, također snimamo dodatne fotografije i videozapise (uključujući ultraljubičasto svjetlo) kako biste imali jasnu predodžbu o tome što ćete na kraju dobiti.

Što trebam učiniti da naručim diplomu od vaše tvrtke? Odgovor Za narudžbu dokumenta (svjedodžba, diploma, akademska svjedodžba i sl.) morate ispuniti online narudžbenicu na našoj web stranici ili dati svoj e-mail kako bismo vam mogli poslati prijavnicu koju trebate ispuniti i poslati natrag nama.
Ako ne znate što navesti u bilo kojem polju narudžbenice/upitnika, ostavite ga prazna. Stoga ćemo sve informacije koje nedostaju razjasniti putem telefona.

Najnovije recenzije

Oleg:

Studirao sam za programera i zaposlio se u organizaciji koja je pružala internetske usluge. Dok sam bio neženja i živio s roditeljima, plaća mi je bila dovoljna. Sa 25 godina sam upoznao djevojku i oženio se. Djeca su se rađala jedno za drugim. Moja je plaća bila dovoljna jedva da me prehraniš. Supruga i ja odlučili smo da nešto treba promijeniti. Odlučili smo da moramo naučiti novo zanimanje u inozemstvu. Našao sam vaše usluge na internetu. Naručio sam diplomu. Otišao sam u drugu zemlju, zaposlio se i dobio dobru plaću. Kupio sam prestižni auto. Dečki, Bog vas blagoslovio!

Olga:

Studirao sam kao dopisni student na visokoškolskoj ustanovi. Kad sam dobio diplomu, nadao sam se da ću odmah dobiti prestižni posao. No, pokazalo se da je konkurencija bila velika, na jedno mjesto prijavljivalo se više od deset ljudi. Morao sam pristati na posao izvan svoje specijalnosti s minimalnom plaćom. Tako radim već mnogo godina. Odlučio sam napraviti promjenu. Obratio sam se Vašoj tvrtki za uslugu izrade specijalističke diplome. Promijenio sam zanimanje, jako mi je drago što se to tako dogodilo. Hvala vam, ljudi!

Edvard:

Nikad nisam imao povjerenja u takve tvrtke, ali moje sumnje su se raspršile kada sam im se odlučio obratiti. Nažalost, zbog nesreće sam izgubio gotovo sve dokumente, uključujući i diplomu, a bez nje ne bih mogao ni dobiti posao. Kako ne bih gubio vrijeme na obnavljanje dokumenta, odlučio sam provjeriti rad ove tvrtke. Nazvala sam navedeni broj i naručila. Dobio sam diplomu u navedenom roku. Bio sam zadovoljan kvalitetom, sličnost s originalom je 100%.

Irina:

Dobro veče, hvala vam na vašem radu! Bio sam zadovoljan kvalitetom dokumenata. Kad sam nakon kupljene diplome došao na posao, vidio sam da šef ima dokument s istog fakulteta! Bila je jako uplašena, pokazalo se da nije provjeravala dokumentaciju u bazi, već ju je uspoređivala sa svojom (pečati, potpisi). Zamislite moje iznenađenje kada nije ni primijetila ništa sumnjivo. Ako vam je šef vjerovao, sada se ne morate bojati drugih provjera. Hvala vam puno.

Maksim:

Ovdje sam kupila diplomu, nisam ni mislila da će biti tako kvalitetna. Isporuka za manje od 5 dana. Svi podaci se upisuju bez grešaka i prolaze kroz bazu podataka. Također vam želim zahvaliti na vašoj učinkovitosti, upravitelj me vrlo brzo kontaktirao i uzeo u obzir sve moje želje. Posao je obavljen savršeno - baš ono što sam trebao, zahvaljujem tvrtki na izvrsnom radu!

Rita:

Na poslu mi je hitno trebala diploma kako bih napredovao. Imao sam samo tjedan dana da predam diplomu o visokom obrazovanju. Jedini izlaz bio mi je kupnja diplome. Menadžer je odmah reagirao, razjasnio sve informacije i četiri dana kasnije diploma je bila u mojim rukama. Bio sam jako zabrinut hoće li posao biti dobro obavljen. Dobio sam ga u pošti i tamo platio, tako da nema rizika. Bio sam zadovoljan, sve je bilo kao original, hvala.

Termodinamika se kao disciplina pojavila sredinom 19. stoljeća. To se dogodilo nakon otkrića zakona o održanju energije. Između termodinamike i molekularne kinetike postoji određena povezanost. Koje mjesto unutarnja energija zauzima u teoriji? Pogledajmo ovo u članku.

Statistička mehanika i termodinamika

Početna znanstvena teorija o toplinskim procesima nije bila molekularno kinetička. Prva je bila termodinamika. Nastao je u procesu proučavanja optimalnih uvjeta za korištenje topline za obavljanje posla. To se dogodilo sredinom 19. stoljeća, prije nego što je molekularna kinetika postala prihvaćena. Danas se u tehnologiji i znanosti koriste i termodinamika i molekularna kinetička teorija. Ovo posljednje se u teorijskoj fizici naziva statistička mehanika. Uz termodinamiku proučava identične pojave različitim metodama. Ove dvije teorije se međusobno nadopunjuju. Osnovu termodinamike čine njezina dva zakona. Oba se tiču ​​ponašanja energije i utvrđuju se empirijski. Ti zakoni vrijede za svaku tvar, bez obzira na njezinu unutarnju strukturu. Statistička mehanika smatra se dubljom i preciznijom znanošću. U usporedbi s termodinamikom, ona je složenija. Koristi se u slučaju kada termodinamički odnosi nisu dovoljni za objašnjenje fenomena koji se proučava.

Molekularno kinetička teorija

Do sredine 19. stoljeća dokazano je da uz mehaničku energiju postoji i unutarnja energija makroskopskih tijela. Uključen je u bilancu energetskih prirodnih transformacija. Nakon što je otkrivena unutarnja energija, formuliran je stav o njezinu očuvanju i transformaciji. Dok se pak koji klizi po ledu zaustavlja pod utjecajem trenja, njegova kinetička (mehanička) energija ne samo da prestaje postojati, već se prenosi i na molekule paka i leda. Pri gibanju se neravne površine tijela podložnih trenju deformiraju. Istodobno se povećava intenzitet nasumično gibajućih molekula. Kad se oba tijela zagriju, unutarnja energija raste. Nije teško promatrati obrnuti prijelaz. Kada se voda zagrijava u zatvorenoj epruveti, unutarnja energija (i nje i nastale pare) počinje rasti. Pritisak će se povećati, uzrokujući istiskivanje čepa. Unutarnja energija pare uzrokovat će povećanje kinetičke energije. Tijekom procesa ekspanzije, para radi. Istovremeno mu se smanjuje unutarnja energija. Kao rezultat toga, para se hladi.

Unutarnja energija. opće informacije

Kod nasumičnog gibanja svih molekula, zbroj njihovih kinetičkih energija, kao i potencijalnih energija njihovih međudjelovanja, čini unutarnju energiju. S obzirom na položaj molekula jedne u odnosu na drugu i njihovo kretanje, gotovo je nemoguće izračunati tu količinu. To je zbog ogromnog broja elemenata u makroskopskim tijelima. S tim u vezi, potrebno je moći izračunati vrijednost u skladu s makroskopskim parametrima koji se mogu mjeriti.

Monatomski plin

Tvar se smatra prilično jednostavnom u svojim svojstvima, jer se sastoji od pojedinačnih atoma, a ne molekula. Jednoatomski plinovi uključuju argon, helij i neon. Potencijalna energija u ovom slučaju je nula. To je zbog činjenice da molekule u idealnom plinu ne djeluju jedna na drugu. Za unutarnje (U) odlučujuća je kinetička energija nasumičnog molekularnog gibanja. Kako bismo izračunali U monoatomskog plina mase m, trebamo pomnožiti kinetičku energiju (prosjek) 1 atoma s ukupnim brojem svih atoma. Ali mora se uzeti u obzir da je kNA=R. Na temelju podataka koje imamo dobivamo sljedeću formulu: U= 2/3 x m/M x RT, gdje je unutarnja energija izravno proporcionalna apsolutnoj temperaturi. Sve promjene U određene su samo T (temperaturom) izmjerenom u početnom i konačnom stanju plina, i nisu izravno povezane s volumenom. To je zbog činjenice da su interakcije njegove potencijalne energije jednake 0 i uopće ne ovise o drugim parametrima sustava makroskopskih objekata. U prisutnosti složenijih molekula, idealni plin će također imati unutarnju energiju izravno proporcionalnu apsolutnoj temperaturi. No, mora se reći da će se u ovom slučaju promijeniti koeficijent proporcionalnosti između U i T. Uostalom, složene molekule izvode ne samo translacijske pokrete, već i rotacijske. Unutarnja energija jednaka je zbroju tih molekularnih kretanja.

O čemu ti ovisiš?

Na unutarnju energiju utječe jedan od makroskopskih parametara. Ovo je temperatura. U stvarnim plinovima, tekućinama i čvrstim tijelima potencijalna energija (prosječna) tijekom međudjelovanja molekula nije jednaka nuli. Iako, ako točnije razmotrimo, za plinove je to mnogo manje od kinetičke (prosječne) vrijednosti. Istodobno, za krutine i tekućine usporediv je s njim. Ali prosječni U ovisi o V tvari, jer se tijekom razdoblja njegove promjene mijenja i prosječna udaljenost između molekula. Iz ovoga slijedi da unutarnja energija u termodinamici ne ovisi samo o temperaturi T, već i o V (volumenu). Njihova vrijednost jednoznačno određuje stanje tijela, a time i U.

Svjetski ocean

Teško je zamisliti kakve nevjerojatno velike rezerve energije sadrži Svjetski ocean. Razmotrimo što je unutarnja energija vode. Treba napomenuti da je i toplinska, jer je nastala kao posljedica pregrijavanja tekućeg dijela površine oceana. Dakle, imajući razliku od npr. 20 stupnjeva u odnosu na vodu na dnu, dobiva vrijednost od oko 10^26 J. Pri mjerenju strujanja u oceanu, njegova se kinetička energija procjenjuje na oko 10^18 J.

Globalni problemi

Postoje globalni problemi koji se mogu podići na globalnu razinu. To uključuje:

Iscrpljenost rezervi fosilnih goriva (prije svega nafte i plina);

Značajno onečišćenje okoliša povezano s korištenjem ovih minerala;

Toplinsko “zagađenje”, plus povećanje koncentracije atmosferskog ugljičnog dioksida, što prijeti globalnim klimatskim poremećajima;

Korištenje rezervi urana, što dovodi do stvaranja radioaktivnog otpada, koji ima vrlo negativan utjecaj na život svih živih bića;

Korištenje termonuklearne energije.

Zaključak

Sva ta neizvjesnost u pogledu očekivanja posljedica koje će sigurno nastupiti ako ne prestanemo trošiti tako proizvedenu energiju tjera znanstvenike i inženjere da gotovo svu svoju pažnju posvete rješavanju ovog problema. Njihova glavna zadaća je pronaći optimalan izvor energije, a također je važno uključiti različite prirodne procese. Među njima su najveći interes: sunce, odnosno sunčeva toplina, vjetar i energija u Svjetskom oceanu.

U mnogim se zemljama na mora i oceane već dugo gleda kao na izvor energije, a njihovi izgledi postaju sve obećavajući. Ocean je prepun mnogih tajni; njegova unutarnja energija je beskrajni bunar mogućnosti. Već sam broj načina na koje nam pruža izvlačenje energije (kao što su oceanske struje, energija plime i oseke, toplinska energija i drugo) već nas navodi na razmišljanje o njegovoj veličini.

Unutarnja energija tijelo (označeno kao E ili U) je zbroj energija međudjelovanja molekula i toplinskih gibanja molekule. Unutarnja energija je jedinstvena funkcija stanja sustava. To znači da kad god se sustav nađe u određenom stanju, njegova unutarnja energija poprima vrijednost svojstvenu tom stanju, bez obzira na prethodnu povijest sustava. Posljedično, promjena unutarnje energije tijekom prijelaza iz jednog stanja u drugo uvijek će biti jednaka razlici između njezinih vrijednosti u konačnom i početnom stanju, bez obzira na put kojim se prijelaz dogodio.

Unutarnja energija tijela ne može se izravno mjeriti. Možete samo odrediti promjenu unutarnje energije:

Ova formula je matematički izraz prvog zakona termodinamike

Za kvazistatičke procese vrijedi sljedeća relacija:

Idealni plinovi

Prema Jouleovom zakonu, izvedenom empirijski, unutarnja energija idealnog plina ne ovisi o tlaku ili volumenu. Na temelju te činjenice možemo dobiti izraz za promjenu unutarnje energije idealnog plina. Prema definiciji molarnog toplinskog kapaciteta pri konstantnom volumenu, . Budući da je unutarnja energija idealnog plina funkcija samo temperature, onda

Ista formula vrijedi i za izračunavanje promjena unutarnje energije bilo kojeg tijela, ali samo u procesima s konstantnim volumenom (izohorni procesi); općenito, to je funkcija i temperature i volumena.

Ako zanemarimo promjenu molarnog toplinskog kapaciteta s promjenom temperature, dobivamo:

gdje je količina tvari, je promjena temperature.

Književnost

• Sivukhin D.V. Opći tečaj fizike. - 5. izdanje, dopunjeno. - M.: Fizmatlit, 2006. - T. II. Termodinamika i molekularna fizika. - 544 str. - ISBN 5-9221-0601-5

Bilješke

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "unutarnja energija" u drugim rječnicima:

unutarnja energija- Funkcija stanja zatvorenog termodinamičkog sustava, određena činjenicom da je njezino povećanje u bilo kojem procesu koji se odvija u ovom sustavu jednako zbroju topline dodijeljene sustavu i rada obavljenog na njemu. Napomena Unutarnja energija... ... Vodič za tehničke prevoditelje

Fizička energija sustava, ovisno o njegovoj unutarnjoj. stanje. V. e. uključuje energiju kaotičnog (toplinskog) gibanja svih mikročestica sustava (molekula, atoma, iona itd.) i energiju djelovanja tih čestica. Kinetička. energija gibanja sustava u cjelini i... Fizička enciklopedija

UNUTARNJA ENERGIJA- energija tijela ili sustava, ovisno o njegovom unutarnjem stanju; sastoji se od kinetičke energije tjelesnih molekula i njihovih strukturnih jedinica (atoma, elektrona, jezgri), energije međudjelovanja atoma u molekulama, energije međudjelovanja elektroničkih... ... Velika politehnička enciklopedija

Tijelo se sastoji od kinetičke energije molekula tijela i njihovih strukturnih jedinica (atoma, elektrona, jezgri), energije međudjelovanja atoma u molekulama itd. Unutarnju energiju ne uključuje energija gibanja tijela kao cjelina i potencijalna energija... Veliki enciklopedijski rječnik

unutarnja energija- ▲ energetsko materijalno tijelo, u skladu s, stanjem, unutarnjom temperaturom unutarnje en... Ideografski rječnik ruskog jezika

unutarnja energija- je ukupna energija sustava umanjena za potencijalnu, uzrokovanu utjecajem polja vanjskih sila na sustav (u gravitacijskom polju), i kinetičku energiju gibajućeg sustava. Opća kemija: udžbenik / A. V. Zholnin ... Kemijski pojmovi

Moderna enciklopedija

Unutarnja energija- tijelo, uključuje kinetičku energiju molekula, atoma, elektrona, jezgri koje čine tijelo, kao i energiju međusobnog djelovanja tih čestica. Promjena unutarnje energije brojčano je jednaka obavljenom radu na tijelu (npr. kada... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

unutarnja energija- termodinamička veličina koja karakterizira broj svih vrsta unutarnjih kretanja koja se izvode u sustavu. Nemoguće je izmjeriti apsolutnu unutarnju energiju tijela. U praksi se mjeri samo promjena unutarnje energije... ... Enciklopedijski rječnik metalurgije

Tijelo se sastoji od kinetičke energije molekula tijela i njihovih strukturnih jedinica (atoma, elektrona, jezgri), energije međudjelovanja atoma u molekulama itd. Unutarnju energiju ne uključuje energija gibanja tijela kao cjelina i potencijalna energija... enciklopedijski rječnik

knjige

• Put Qija. Energija života u vašem tijelu. Vježbe i meditacije, Matthew Sweigard. Ravnoteža i unutarnji sklad dani su nam od rođenja, no suvremeni način života može nas lako izbaciti iz prirodne ravnoteže. Ponekad ga namjerno prekršimo, recimo, jedući previše...

Sva makroskopska tijela oko nas sadrže čestice: atome ili molekule. Budući da su u stalnom kretanju, istovremeno posjeduju dvije vrste energije: kinetičku i potencijalnu i tvore unutarnju energiju tijela:

U = ∑ E k + ∑ E p

Ovaj koncept također uključuje energiju međusobne interakcije elektrona, protona i neutrona.

Je li moguće promijeniti unutarnju energiju

Postoje 3 načina za promjenu:

• zahvaljujući procesu prijenosa topline;
• obavljanjem mehaničkog rada;
• kroz kemijske reakcije.

Pogledajmo pobliže sve opcije.

Ako rad vrši samo tijelo, tada će se njegova unutarnja energija smanjivati, a kada tijelo radi, njegova unutarnja energija će se povećati.

Najjednostavniji primjeri povećanja energije su slučajevi stvaranja vatre pomoću trenja:

• korištenje tindera;
• korištenje kremena;
• pomoću šibica.

Toplinski procesi povezani s promjenama temperature također su popraćeni promjenama unutarnje energije. Ako zagrijavate tijelo, njegova energija će se povećati.

Rezultat kemijskih reakcija je pretvorba tvari koje se međusobno razlikuju po strukturi i sastavu. Na primjer, tijekom izgaranja goriva, nakon što se vodik spoji s kisikom, nastaje ugljični monoksid. Kada se klorovodična kiselina spoji s cinkom, oslobađa se vodik, a kao rezultat izgaranja vodika oslobađa se vodena para.

Promijenit će se i unutarnja energija tijela zbog prijelaza elektrona iz jedne elektronske ljuske u drugu.

Energija tijela - ovisnost i karakteristike

Unutarnja energija je karakteristika toplinskog stanja tijela. Ovisi o:

• agregatno stanje i promjene tijekom vrenja i isparavanja, kristalizacije ili kondenzacije, taljenja ili sublimacije;
• tjelesna težina;
• tjelesna temperatura, koja karakterizira kinetičku energiju čestica;
• vrsta tvari.

Unutarnja energija monoatomskog idealnog plina

Ta se energija, idealno, sastoji od kinetičke energije svake čestice, koja se nasumično i kontinuirano giba, i potencijalne energije njihove interakcije unutar određenog tijela. To se događa zbog promjene temperature, što potvrđuju Jouleovi pokusi.

Za izračun unutarnje energije monoatomskog plina upotrijebite jednadžbu:

Pri čemu će se ovisno o promjeni temperature unutarnja energija mijenjati (povećati se s porastom temperature, a smanjiti s njezinim smanjenjem). Unutarnja energija je funkcija stanja.