Tanadagi barcha zarralarning ichki energiyasi bilan o'lchanadi. Termodinamika. Ichki energiya. Muammoni hal qilishga misollar

MKTga ko'ra, barcha moddalar uzluksiz issiqlik harakatida bo'lgan va bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi zarralardan iborat. Shuning uchun jism harakatsiz va nol potentsial energiyaga ega bo'lsa ham, u energiyaga (ichki energiya) ega bo'lib, u tanani tashkil etuvchi mikrozarrachalarning harakat va o'zaro ta'sirining umumiy energiyasidir. Ichki energiya quyidagilarni o'z ichiga oladi:

1. molekulalarning translatsiya, aylanish va tebranish harakatining kinetik energiyasi;
2. atomlar va molekulalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi;
3. atom ichidagi va yadro ichidagi energiya.

Termodinamikada jarayonlar molekulalardagi atomlarning tebranish harakati qo'zg'almaydigan haroratlarda ko'rib chiqiladi, ya'ni. 1000 K dan yuqori bo'lmagan haroratlarda. Bu jarayonlarda faqat ichki energiyaning dastlabki ikki komponenti o'zgaradi. Shunung uchun

ostida ichki energiya termodinamikada biz tananing barcha molekulalari va atomlarining kinetik energiyasining yig'indisini va ularning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasini tushunamiz.

Jismning ichki energiyasi uning issiqlik holatini belgilaydi va bir holatdan ikkinchi holatga o'tish paytida o'zgaradi. Muayyan holatda tananing ushbu holatga o'tgan jarayonidan qat'i nazar, butunlay aniq ichki energiya mavjud. Shuning uchun ichki energiya ko'pincha deyiladi tana holatining funktsiyasi.

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

Qayerda i- erkinlik darajasi. Monatomik gaz uchun (masalan, asil gazlar) i= 3, diatomik uchun - i = 5.

Bu formulalardan ko'rinib turibdiki, ideal gazning ichki energiyasi faqat harorat va molekulalar soniga bog'liq va na hajmga, na bosimga bog'liq emas. Shuning uchun ideal gazning ichki energiyasining o'zgarishi faqat uning haroratining o'zgarishi bilan belgilanadi va gazning bir holatdan ikkinchi holatga o'tish jarayonining tabiatiga bog'liq emas:

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

qayerda D T = T 2 - T 1 .

• Haqiqiy gazlarning molekulalari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi va shuning uchun potentsial energiyaga ega V p, bu molekulalar orasidagi masofaga va shuning uchun gaz egallagan hajmga bog'liq. Shunday qilib, haqiqiy gazning ichki energiyasi uning harorati, hajmi va molekulyar tuzilishiga bog'liq.

* Formulaning kelib chiqishi

Molekulaning o'rtacha kinetik energiyasi \(~\left\langle W_k \right\rangle = \dfrac (i)(2) \cdot k \cdot T\).

Gazdagi molekulalar soni \(~N = \dfrac (m)(M) \cdot N_A\).

Demak, ideal gazning ichki energiyasi

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

Shuni hisobga olib k⋅N A= R universal gaz doimiysi, bizda bor

\(~U = \dfrac (i)(2) \cdot \dfrac (m)(M) \cdot R \cdot T\) - ideal gazning ichki energiyasi.

Ichki energiyaning o'zgarishi

Amaliy muammolarni hal qilishda muhim rol o'ynaydigan ichki energiyaning o'zi emas, balki uning o'zgarishi D U = U 2 - U 1 . Ichki energiyaning o'zgarishi energiyaning saqlanish qonunlari asosida hisoblanadi.

Tananing ichki energiyasi ikki yo'l bilan o'zgarishi mumkin:

1. Qabul qilganda mexanik ish. a) Agar tashqi kuch jismning deformatsiyasiga sabab bo'lsa, u holda uning tarkibidagi zarralar orasidagi masofalar o'zgaradi va shuning uchun zarralarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi o'zgaradi. Elastik deformatsiyalar vaqtida, qo'shimcha ravishda, tana harorati o'zgaradi, ya'ni. zarrachalarning issiqlik harakatining kinetik energiyasi o'zgaradi. Ammo tana deformatsiyalanganda, ish bajariladi, bu tananing ichki energiyasining o'zgarishining o'lchovidir. b) jismning boshqa jism bilan noelastik to'qnashuvida uning ichki energiyasi ham o'zgaradi. Avval ko‘rganimizdek, jismlarning noelastik to‘qnashuvi vaqtida ularning kinetik energiyasi pasayadi, u ichki energiyaga aylanadi (masalan, anvil ustida yotgan simni bolg‘a bilan bir necha marta ursangiz, sim qizib ketadi). Jismning kinetik energiyasining o'zgarishining o'lchovi, kinetik energiya teoremasiga ko'ra, ta'sir qiluvchi kuchlarning ishi. Bu ish ichki energiyadagi o'zgarishlarning o'lchovi sifatida ham xizmat qilishi mumkin. v) Jismning ichki energiyasining o'zgarishi ishqalanish ta'sirida sodir bo'ladi, chunki tajribadan ma'lumki, ishqalanish doimo ishqalanadigan jismlar haroratining o'zgarishi bilan birga keladi. Ishqalanish kuchi tomonidan bajarilgan ish ichki energiya o'zgarishining o'lchovi bo'lib xizmat qilishi mumkin.
2. Yordamida issiqlik almashinuvi. Masalan, agar jismni gorelka alangasiga qo'ysa, uning harorati o'zgaradi, shuning uchun uning ichki energiyasi ham o'zgaradi. Biroq, bu erda hech qanday ish bajarilmadi, chunki tananing o'zi ham, uning qismlari ham ko'rinadigan harakat yo'q edi.

Ish bajarmasdan tizimning ichki energiyasining o'zgarishi deyiladi issiqlik almashinuvi(issiqlik uzatish).

Issiqlik uzatishning uch turi mavjud: o'tkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya.

A) Issiqlik o'tkazuvchanligi jismlar (yoki tananing qismlari) o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri aloqa paytida issiqlik almashinuvi jarayoni, tana zarralarining termal xaotik harakatidan kelib chiqadi. Harorat qanchalik baland bo'lsa, qattiq jism molekulalarining tebranish amplitudasi shunchalik katta bo'ladi. Gazlarning issiqlik o'tkazuvchanligi ularning to'qnashuvi paytida gaz molekulalari orasidagi energiya almashinuviga bog'liq. Suyuqlik holatida ikkala mexanizm ham ishlaydi. Moddaning issiqlik o'tkazuvchanligi qattiq holatda maksimal, gazsimon holatda esa minimal bo'ladi.

b) Konvektsiya suyuqlik yoki gazning qizdirilgan oqimlari bilan ular egallagan hajmning ba'zi joylaridan boshqalarga issiqlik o'tkazilishini ifodalaydi.

c) issiqlik almashinuvi radiatsiya elektromagnit to'lqinlar orqali masofada amalga oshiriladi.

Keling, ichki energiyani o'zgartirish usullarini batafsil ko'rib chiqaylik.

Mexanik ish

Termodinamik jarayonlarni ko'rib chiqishda, umuman olganda, makrojismlarning mexanik harakati hisobga olinmaydi. Bu erda ish tushunchasi tana hajmining o'zgarishi bilan bog'liq, ya'ni. makrotana qismlarining bir-biriga nisbatan harakati. Bu jarayon zarralar orasidagi masofaning o'zgarishiga, shuningdek, ko'pincha ularning harakat tezligining o'zgarishiga, shuning uchun tananing ichki energiyasining o'zgarishiga olib keladi.

Izobarik jarayon

Keling, avval izobar jarayonni ko'rib chiqaylik. Haroratda harakatlanuvchi pistonli silindrda gaz bo'lsin T 1 (1-rasm).

Biz gazni asta-sekin haroratga qizdiramiz T 2. Gaz izobarik ravishda kengayadi va piston joydan siljiydi 1 joylashtirish 2 masofaga D l. Gaz bosimi kuchi tashqi jismlarda ish qiladi. Chunki p= const, keyin bosim kuchi F = p⋅S ham doimiy. Shuning uchun bu kuchning ishini formula yordamida hisoblash mumkin

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

qayerda D V- gaz hajmining o'zgarishi.

• Agar gazning hajmi o'zgarmasa (izoxorik jarayon), u holda gazning bajargan ishi nolga teng.

• Gaz faqat hajmini o'zgartirish jarayonida ishni bajaradi.

Kengaytirilganda (D V> 0) gaz, ijobiy ish bajariladi ( A> 0); siqish paytida (D V < 0) газа совершается отрицательная работа (A < 0).

• Agar tashqi kuchlarning ishini hisobga olsak A " (A " = –A), keyin kengayish bilan (D V> 0) gaz A " < 0); при сжатии (ΔV < 0) A " > 0.

Ikki gaz holati uchun Klapeyron-Mendeleyev tenglamasini yozamiz:

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

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

Shuning uchun, qachon izobar jarayon

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

Agar n = 1 mol bo'lsa, u holda D da Τ = 1 K, biz buni olamiz R son jihatdan teng A.

Bundan kelib chiqadi universal gaz konstantasining fizik ma'nosi: u 1 K ga izobar tarzda qizdirilganda 1 mol ideal gazning bajargan ishiga son jihatdan teng.

Izobarik jarayon emas

Diagrammada p (V) izobarik jarayonda ish 2-rasmdagi soyali to'rtburchakning maydoniga teng, a.

Agar jarayon izobarik emas(2-rasm, b), keyin funktsiya egri chizig'i p = f(V) ko'p sonli izoxora va izobarlardan tashkil topgan siniq chiziq shaklida ifodalanishi mumkin. Izobarik kesmalar bo'yicha ish nolga teng va barcha izobar kesmalar bo'yicha umumiy ish ga teng bo'ladi.

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

bular. teng bo'ladi soyali shaklning maydoni.

Da izotermik jarayon (T= const) ish 2-rasmda ko'rsatilgan soyali rasmning maydoniga teng, c.

Oxirgi formuladan foydalangan holda ishni aniqlash mumkin, agar uning hajmi o'zgarganda gaz bosimi qanday o'zgarishi ma'lum bo'lsa, ya'ni. funktsiyaning shakli ma'lum p = f(V).

Shunday qilib, gaz hajmining bir xil o'zgarishi bilan ham ish gazning dastlabki holatidan yakuniy holatga o'tish usuliga (ya'ni, jarayonga: izotermik, izobarik ...) bog'liq bo'lishi aniq. davlat. Shuning uchun biz shunday xulosa qilishimiz mumkin

• Termodinamikada ish holat funksiyasi emas, balki jarayon funktsiyasidir.

Issiqlik miqdori

Ma'lumki, turli mexanik jarayonlarda mexanik energiyaning o'zgarishi sodir bo'ladi V. Mexanik energiya o'zgarishining o'lchovi tizimga qo'llaniladigan kuchlarning ishi:

\(~\Delta W = A.\)

Issiqlik almashinuvi jarayonida tananing ichki energiyasida o'zgarish sodir bo'ladi. Issiqlik uzatish jarayonida ichki energiya o'zgarishining o'lchovi issiqlik miqdoridir.

Issiqlik miqdori issiqlik uzatish jarayonida ichki energiya o'zgarishining o'lchovidir.

Shunday qilib, ish ham, issiqlik miqdori ham energiyaning o'zgarishini tavsiflaydi, lekin ichki energiya bilan bir xil emas. Ular tizimning o'zi holatini tavsiflamaydi (ichki energiya kabi), lekin holat o'zgarganda energiyaning bir turdan ikkinchisiga (bir jismdan ikkinchisiga) o'tish jarayonini aniqlaydi va jarayonning tabiatiga sezilarli darajada bog'liqdir.

Ish va issiqlik o'rtasidagi asosiy farq shundaki

• ish energiyaning bir turdan ikkinchisiga (mexanikdan ichkiga) aylanishi bilan birga tizimning ichki energiyasini o'zgartirish jarayonini tavsiflaydi;
• issiqlik miqdori energiya almashinuvi bilan birga bo'lmagan ichki energiyani bir tanadan ikkinchisiga (ko'proq qizdirilgandan kamroq qizdirilganga) o'tkazish jarayonini tavsiflaydi.

Isitish (sovutish)

Tajriba shuni ko'rsatadiki, tana massasini isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori m harorat bo'yicha T 1 haroratgacha T 2, formula bo'yicha hisoblanadi

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

Qayerda c- moddaning solishtirma issiqlik sig'imi (jadval qiymati);

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

Maxsus issiqlik sig'imining SI birligi Kelvin kilogrammiga joul (J/(kg K)).

Maxsus issiqlik c 1 kg og'irlikdagi jismni 1 K ga qizdirish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori son jihatdan teng.

Maxsus issiqlik sig'imidan tashqari, tananing issiqlik sig'imi kabi miqdor ham hisobga olinadi.

Issiqlik quvvati tanasi C son jihatdan tana haroratini 1 K ga o'zgartirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga teng:

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

Jismning issiqlik sig'imining SI birligi - Kelvin uchun joul (J/K).

Bug'lanish (kondensatsiya)

Suyuqlikni doimiy haroratda bug'ga aylantirish uchun issiqlik miqdorini sarflash kerak

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

Qayerda L- bug'lanishning solishtirma issiqligi (jadval qiymati). Bug 'kondensatsiyalanganda, bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi.

Bug'lanishning o'ziga xos issiqligining SI birligi kilogramm uchun joul (J/kg).

Erish (kristallanish)

Og'irlikdagi kristall tanani eritish uchun m erish nuqtasida, tana issiqlik miqdorini muloqot qilish kerak

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

Qayerda λ - solishtirma erish issiqligi (jadval qiymati). Tana kristallanganda bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi.

Erishishning o'ziga xos issiqligining SI birligi kilogramm uchun joul (J/kg).

Yoqilg'i yonishi

Yoqilg'i massasining to'liq yonishi paytida chiqarilgan issiqlik miqdori m,

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

Qayerda q- solishtirma yonish issiqligi (jadval qiymati).

SI o'ziga xos yonish issiqligining birligi kilogramm boshiga joul (J/kg).

Adabiyot

Aksenovich L. A. O'rta maktabda fizika: nazariya. Vazifalar. Testlar: Darslik. umumiy ta'lim muassasalari uchun nafaqa. atrof-muhit, ta'lim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 129-133, 152-161.

Eng tez-tez so'raladigan savollar

Hujjatga taqdim etilgan namunaga muvofiq muhr qo'yish mumkinmi? Javob Ha, mumkin. Skanerlangan nusxasini yoki sifatli fotosuratni elektron pochta manzilimizga yuboring va biz kerakli dublikatni yaratamiz.

Siz qanday to'lov turlarini qabul qilasiz? Javob Diplomning to'g'ri bajarilishi va sifatini tekshirgandan so'ng, kurer tomonidan qabul qilingandan so'ng hujjatni to'lashingiz mumkin. Buni naqd pul yetkazib berish xizmatlarini taklif qiluvchi pochta kompaniyalari ofisida ham qilish mumkin.
Hujjatlarni etkazib berish va to'lashning barcha shartlari "To'lov va yetkazib berish" bo'limida tasvirlangan. Hujjatni yetkazib berish va toʻlash shartlari boʻyicha takliflaringizni ham tinglashga tayyormiz.

Buyurtma berganingizdan so'ng siz mening pulim bilan yo'q bo'lib ketmasligingizga ishonchim komilmi? Javob Diplom ishlab chiqarish sohasida ancha uzoq tajribamiz bor. Bizda doimiy ravishda yangilanib turadigan bir nechta veb-saytlar mavjud. Mutaxassislarimiz mamlakatimizning turli hududlarida kuniga 10 dan ortiq hujjat tayyorlaydilar. Yillar davomida hujjatlarimiz ko‘pchilikning bandlik muammolarini hal qilishda yoki yuqori maoshli ishlarga o‘tishda yordam berdi. Biz mijozlar orasida ishonch va e'tirofga sazovor bo'ldik, shuning uchun buni qilish uchun mutlaqo hech qanday sabab yo'q. Bundan tashqari, buni jismonan qilishning iloji yo'q: siz buyurtmani qo'lingizga olganingizda to'laysiz, oldindan to'lov yo'q.

Har qanday universitetdan diplom buyurtma qilsam bo'ladimi? Javob Umuman olganda, ha. Biz bu sohada qariyb 12 yildan beri ishlaymiz. Shu vaqt ichida mamlakatimizdagi deyarli barcha oliy o‘quv yurtlari tomonidan va turli chiqarilgan yillar uchun berilgan hujjatlarning deyarli to‘liq ma’lumotlar bazasi shakllantirildi. Sizga kerak bo'lgan yagona narsa - universitet, mutaxassislik, hujjat tanlash va buyurtma shaklini to'ldirish.

Hujjatda matn terish va xatoliklarni topsangiz nima qilish kerak? Javob Bizning kurerlik yoki pochta kompaniyamizdan hujjat olayotganda, barcha tafsilotlarni diqqat bilan tekshirishingizni tavsiya qilamiz. Agar matn terish xatosi, xato yoki noaniqlik aniqlansa, siz diplomni olmaslikka haqlisiz, ammo aniqlangan kamchiliklarni kurerga shaxsan yoki elektron pochta orqali yozma ravishda ko'rsatishingiz kerak.
Hujjatni imkon qadar tezroq tuzatamiz va ko'rsatilgan manzilga qayta yuboramiz. Albatta, etkazib berish bizning kompaniyamiz tomonidan to'lanadi.
Bunday tushunmovchiliklarga yo'l qo'ymaslik uchun, asl shaklni to'ldirishdan oldin, mijozga yakuniy versiyani tekshirish va tasdiqlash uchun kelajakdagi hujjatning maketini elektron pochta orqali yuboramiz. Hujjatni kurer yoki pochta orqali yuborishdan oldin biz qo'shimcha fotosuratlar va videolarni (jumladan, ultrabinafsha nurda) olamiz, shunda siz oxirida nima olishingiz haqida aniq tasavvurga ega bo'lasiz.

Sizning kompaniyangizdan diplom buyurtma qilish uchun nima qilishim kerak? Javob Hujjatga (sertifikat, diplom, akademik sertifikat va boshqalar) buyurtma berish uchun siz bizning veb-saytimizda onlayn buyurtma shaklini to'ldirishingiz yoki elektron pochtangizni ko'rsatishingiz kerak, biz sizga ariza shaklini yuborishimiz mumkin, uni to'ldirishingiz va qaytarib yuborishingiz kerak. bizga.
Buyurtma shakli/so'rovnomasining biron bir qismida nimani ko'rsatishni bilmasangiz, ularni bo'sh qoldiring. Shuning uchun biz telefon orqali barcha etishmayotgan ma'lumotlarni aniqlab beramiz.

Eng so'nggi sharhlar

Oleg:

Men dasturchi bo‘yicha o‘qidim va internet provayderi bo‘lgan tashkilotga ishga joylashdim. Men bakalavr bo'lib, ota-onamnikida yashaganimda, maoshim menga yetarli edi. 25 yoshimda bir qiz bilan tanishib turmushga chiqdim. Bolalar birin-ketin dunyoga keldi. Maoshim ovqatimga zo‘rg‘a yetardi. Xotinim va men biror narsani o'zgartirish kerak deb qaror qildik. Chet elda yangi kasbni o‘rganishimiz kerak, degan qarorga keldik. Men sizning xizmatlaringizni Internetda topdim. Men diplom buyurtma qildim. Boshqa davlatga bordim, ishga joylashdim va yaxshi maosh oldim. Men nufuzli mashina sotib oldim. Bolalar, Xudo sizni asrasin!

Olga:

Oliy o‘quv yurtida sirtqi bo‘limda o‘qiganman. Diplomni qo‘limga olib, darhol nufuzli ishga kirishga umid qilgandim. Ammo raqobat juda yuqori bo'lib chiqdi, bir o'rin uchun o'ndan ortiq kishi hujjat topshirdi. Mutaxassisligimdan tashqari eng kam ish haqi bilan ishga rozi bo‘lishim kerak edi. Men ko'p yillar davomida shunday ishlayman. Men o'zgarish qilishga qaror qildim. Ixtisoslashgan diplom tayyorlash xizmati uchun kompaniyangizga murojaat qildim. Men kasbimni o'zgartirdim, bu shunday bo'lganidan juda xursandman. Rahmat bolalar!

Edvard:

Men bunday kompaniyalarga hech qachon ishonmaganman, lekin ular bilan bog'lanishga qaror qilganimda shubhalarim yo'qoldi. Afsuski, baxtsiz hodisa tufayli deyarli barcha hujjatlarimni, jumladan, diplomimni ham yo‘qotib qo‘ydim va usiz ishga ham kira olmadim. Hujjatni qayta tiklashga vaqt sarflamaslik uchun men ushbu kompaniyaning ishini tekshirishga qaror qildim. Men ko'rsatilgan raqamga qo'ng'iroq qildim va buyurtma berdim. Belgilangan muddatda diplomimni oldim. Sifatidan mamnun bo'ldim, originalga o'xshashligi 100%.

Irina:

Xayrli kech, ishingiz uchun rahmat! Hujjatlarning sifati meni qoniqtirdi. Diplomni sotib olib ishga kelganimda qarasam, boshliqda o‘sha universitetning hujjati bor ekan! U juda qo'rqib ketdi, ma'lum bo'lishicha, u ma'lumotlar bazasidagi hujjatlarni tekshirmagan, balki uni o'zi bilan taqqoslagan (shtamplar, imzolar). Tasavvur qiling-a, u hech qanday shubhali narsani sezmaganida hayratlanardim. Agar xo'jayin sizga ishongan bo'lsa, endi siz boshqa tekshiruvlardan qo'rqishingiz shart emas. Katta rahmat.

Maksim:

Men bu erda diplom sotib oldim, bunchalik a'lo sifatli bo'ladi deb o'ylamagandim. 5 kundan kamroq vaqt ichida yetkazib beriladi. Barcha ma'lumotlar xatosiz yoziladi va ma'lumotlar bazasidan o'tadi. Samaradorligingiz uchun sizga rahmat aytmoqchiman, menejer juda tez men bilan bog'landi va barcha istaklarimni inobatga oldi. Ish a'lo darajada bajarildi - menga kerak bo'lgan narsa, kompaniyaga ajoyib ish uchun rahmat!

Rita:

Ishda ko'tarilish uchun menga zudlik bilan diplom kerak edi. Oliy ma’lumotli diplomimni topshirishimga bor-yo‘g‘i bir hafta vaqtim bor edi. Men uchun yagona yo'l diplom sotib olish edi. Menejer darhol javob berdi, barcha ma'lumotlarni aniqlab berdi va to'rt kundan keyin diplom mening qo'limda edi. Ish yaxshi bo'ladimi, deb juda xavotirlanardim. Men uni pochta bo'limida oldim va u erda to'ladim, shuning uchun hech qanday xavf yo'q. Men qoniqdim, hammasi asl nusxadagidek edi, rahmat.

Termodinamika fan sifatida 19-asr oʻrtalarida paydo boʻlgan. Bu energiyani saqlash qonuni kashf etilgandan keyin sodir bo'ldi. Termodinamika va molekulyar kinetika o'rtasida ma'lum bir bog'liqlik mavjud. Ichki energiya nazariy jihatdan qanday o'rinni egallaydi? Keling, buni maqolada ko'rib chiqaylik.

Statistik mexanika va termodinamika

Issiqlik jarayonlari haqidagi dastlabki ilmiy nazariya molekulyar kinetik emas edi. Birinchisi termodinamika edi. U ishlarni bajarish uchun issiqlikdan foydalanishning maqbul shartlarini o'rganish jarayonida shakllangan. Bu 19-asrning o'rtalarida, molekulyar kinetika qabul qilinishidan oldin sodir bo'lgan. Bugungi kunda texnologiya va fanda termodinamika ham, molekulyar kinetik nazariya ham qo'llaniladi. Nazariy fizikada ikkinchisi statistik mexanika deb ataladi. U termodinamika bilan bir qatorda bir xil hodisalarni turli usullar yordamida o'rganadi. Bu ikki nazariya bir-birini to‘ldiradi. Termodinamikaning asosini uning ikkita qonuni tashkil etadi. Ularning ikkalasi ham energiya harakati bilan bog'liq va empirik tarzda o'rnatiladi. Bu qonunlar uning ichki tuzilishidan qat’iy nazar har qanday modda uchun amal qiladi. Statistik mexanika chuqurroq va aniqroq fan hisoblanadi. Termodinamikaga nisbatan u ancha murakkab. Termodinamik munosabatlar o'rganilayotgan hodisalarni tushuntirish uchun etarli bo'lmagan hollarda qo'llaniladi.

Molekulyar kinetik nazariya

19-asrning oʻrtalariga kelib, makroskopik jismlarning mexanik energiya bilan bir qatorda ichki energiyasi ham borligi isbotlandi. U energiya tabiiy o'zgarishlar balansiga kiritilgan. Ichki energiya kashf etilgandan so'ng, uning saqlanishi va o'zgarishi bo'yicha pozitsiya shakllantirildi. Muz ustida sirpanayotgan shayba ishqalanish ta'sirida to'xtasa, uning kinetik (mexanik) energiyasi nafaqat mavjud bo'lishni to'xtatadi, balki shayba va muz molekulalariga ham o'tadi. Harakatlanayotganda ishqalanishga duchor bo'lgan jismlarning notekis sirtlari deformatsiyalanadi. Shu bilan birga, tasodifiy harakatlanuvchi molekulalarning intensivligi ortadi. Ikkala jism qizdirilganda ichki energiya ortadi. Teskari o'tishni kuzatish qiyin emas. Yopiq probirkada suv qizdirilganda ichki energiya (uning ham, hosil bo'lgan bug'ning ham) ko'payish boshlanadi. Bosim kuchayadi, bu esa vilkaning siqib chiqarilishiga olib keladi. Bug'ning ichki energiyasi kinetik energiyaning oshishiga olib keladi. Kengayish jarayonida bug 'ishlaydi. Shu bilan birga, uning ichki energiyasi kamayadi. Natijada, bug 'sovib ketadi.

Ichki energiya. umumiy ma'lumot

Barcha molekulalarning tasodifiy harakati bilan ularning kinetik energiyalari, shuningdek, ularning o'zaro ta'sirining potentsial energiyalari yig'indisi ichki energiyani tashkil qiladi. Molekulalarning bir-biriga nisbatan holatini va ularning harakatini hisobga olsak, bu miqdorni hisoblash deyarli mumkin emas. Bu makroskopik jismlardagi elementlarning juda ko'pligi bilan bog'liq. Shu munosabat bilan, o'lchash mumkin bo'lgan makroskopik parametrlarga muvofiq qiymatni hisoblash imkoniyatiga ega bo'lish kerak.

Monatomik gaz

Modda o'z xususiyatlariga ko'ra juda oddiy hisoblanadi, chunki u molekulalardan emas, balki alohida atomlardan iborat. Monatomik gazlarga argon, geliy va neon kiradi. Bu holda potentsial energiya nolga teng. Bu ideal gazdagi molekulalarning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmasligi bilan bog'liq. Tasodifiy molekulyar harakatning kinetik energiyasi ichki (U) uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega. Massasi m bo'lgan monoatomik gazning U ni hisoblash uchun biz 1 atomning kinetik energiyasini (o'rtacha) barcha atomlarning umumiy soniga ko'paytirishimiz kerak. Lekin shuni hisobga olish kerakki, kNA=R. Bizda mavjud bo'lgan ma'lumotlarga asoslanib, biz quyidagi formulani olamiz: U= 2/3 x m/M x RT, bu erda ichki energiya mutlaq haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. U dagi barcha o'zgarishlar faqat gazning boshlang'ich va oxirgi holatida o'lchangan T (harorat) bilan belgilanadi va to'g'ridan-to'g'ri hajmga bog'liq emas. Buning sababi shundaki, uning potentsial energiyasining o'zaro ta'siri 0 ga teng va makroskopik ob'ektlarning boshqa tizim parametrlariga umuman bog'liq emas. Murakkabroq molekulalar mavjud bo'lganda, ideal gaz ham mutlaq haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ichki energiyaga ega bo'ladi. Ammo shuni aytish kerakki, bu holda U va T o'rtasidagi mutanosiblik koeffitsienti o'zgaradi. Axir, murakkab molekulalar nafaqat tarjima harakatlarini, balki aylanish harakatlarini ham bajaradi. Ichki energiya bu molekulyar harakatlarning yig'indisiga teng.

U nimaga bog'liq?

Ichki energiyaga makroskopik parametrlardan biri ta'sir qiladi. Bu harorat. Haqiqiy gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlarda molekulalarning o'zaro ta'sirida potensial energiya (o'rtacha) nolga teng emas. Garchi, agar biz aniqroq ko'rib chiqsak, gazlar uchun bu kinetik (o'rtacha) dan ancha past. Shu bilan birga, qattiq va suyuqliklar uchun u bilan solishtirish mumkin. Lekin o'rtacha U moddaning V ga bog'liq, chunki uning o'zgarishi davrida molekulalar orasidagi o'rtacha masofa ham o'zgaradi. Bundan kelib chiqadiki, termodinamikada ichki energiya nafaqat T haroratga, balki V (hajm) ga ham bog'liq. Ularning qiymati jismlarning holatini yagona tarzda belgilaydi va shuning uchun U.

Jahon okeani

Jahon okeanida qanday ajoyib energiya zaxiralari borligini tasavvur qilish qiyin. Keling, suvning ichki energiyasi nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Shuni ta'kidlash kerakki, u ham termaldir, chunki u okean yuzasining suyuq qismining haddan tashqari qizishi natijasida hosil bo'lgan. Shunday qilib, suv tubiga nisbatan, masalan, 20 daraja farqga ega bo'lib, u taxminan 10 ^ 26 J qiymatga ega bo'ladi. Okeandagi oqimlarni o'lchashda uning kinetik energiyasi taxminan 10 ^ 18 J deb baholanadi.

Global muammolar

Global darajaga ko'tarilishi mumkin bo'lgan global muammolar mavjud. Bularga quyidagilar kiradi:

Qazib olinadigan yoqilg'i zahiralarining tugashi (birinchi navbatda neft va gaz);

Ushbu foydali qazilmalardan foydalanish bilan bog'liq atrof-muhitning sezilarli darajada ifloslanishi;

Issiqlik "ifloslanishi", shuningdek, global iqlim buzilishlariga tahdid soladigan atmosfera karbonat angidrid kontsentratsiyasining oshishi;

Barcha tirik mavjudotlar hayotiga juda salbiy ta'sir ko'rsatadigan radioaktiv chiqindilarning paydo bo'lishiga olib keladigan uran zahiralaridan foydalanish;

Termoyadro energiyasidan foydalanish.

Xulosa

Agar shunday yo'llar bilan ishlab chiqarilgan energiyani iste'mol qilishni to'xtatmasak, albatta yuzaga keladigan oqibatlarga oid barcha noaniqlik olimlar va muhandislarni deyarli butun e'tiborini ushbu muammoni hal qilishga bag'ishlashga majbur qiladi. Ularning asosiy vazifasi energiyaning optimal manbasini topishdir.Shuningdek, turli xil tabiiy jarayonlarni jalb qilish muhimdir. Ularning orasida eng katta qiziqish: quyosh, aniqrog'i quyosh issiqligi, shamol va Jahon okeanidagi energiya.

Ko'pgina mamlakatlarda dengiz va okeanlar qadimdan energiya manbai sifatida qaralib, ularning istiqbollari tobora istiqbolli bo'lib bormoqda. Okean juda ko'p sirlarga to'la, uning ichki energiyasi tubsiz imkoniyatlar qudug'idir. Uning bizga energiya olish usullarining soni (masalan, okean oqimlari, suv oqimi energiyasi, issiqlik energiyasi va boshqalar) bizni uning buyukligi haqida o'ylashga majbur qiladi.

Ichki energiya tanasi (sifatida ko'rsatilgan E yoki U) molekulyar oʻzaro taʼsirlar va molekulaning issiqlik harakati energiyalarining yigʻindisidir. Ichki energiya tizim holatining o'ziga xos funktsiyasidir. Bu shuni anglatadiki, qachonki tizim ma'lum bir holatda bo'lsa, uning ichki energiyasi tizimning oldingi tarixidan qat'i nazar, ushbu holatga xos bo'lgan qiymatni oladi. Binobarin, bir holatdan ikkinchi holatga o'tish paytida ichki energiyaning o'zgarishi, o'tish yo'lidan qat'i nazar, har doim yakuniy va boshlang'ich holatlardagi qiymatlari o'rtasidagi farqga teng bo'ladi.

Tananing ichki energiyasini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas. Siz faqat ichki energiyaning o'zgarishini aniqlashingiz mumkin:

Bu formula termodinamikaning birinchi qonunining matematik ifodasidir

Kvazistatik jarayonlar uchun quyidagi bog'liqlik mavjud:

Ideal gazlar

Empirik tarzda olingan Joul qonuniga ko'ra, ideal gazning ichki energiyasi bosim yoki hajmga bog'liq emas. Ushbu faktga asoslanib, biz ideal gazning ichki energiyasini o'zgartirish ifodasini olishimiz mumkin. O'zgarmas hajmdagi molyar issiqlik sig'imi ta'rifi bo'yicha, . Ideal gazning ichki energiyasi faqat haroratga bog'liq bo'lganligi sababli

Xuddi shu formula har qanday tananing ichki energiyasidagi o'zgarishlarni hisoblash uchun ham amal qiladi, lekin faqat doimiy hajmli jarayonlarda (izokorik jarayonlar); umuman olganda, bu harorat va hajmning ham funktsiyasidir.

Agar haroratning o'zgarishi bilan molyar issiqlik sig'imi o'zgarishini e'tiborsiz qoldirsak, biz quyidagilarni olamiz:

moddaning miqdori qayerda, haroratning o'zgarishi.

Adabiyot

• Sivuxin D.V. Umumiy fizika kursi. - 5-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. - M.: Fizmatlit, 2006. - T. II. Termodinamika va molekulyar fizika. - 544 b. - ISBN 5-9221-0601-5

Eslatmalar

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "Ichki energiya" nima ekanligini ko'ring:

ichki energiya- Yopiq termodinamik tizim holatining funksiyasi, bu tizimda sodir bo'ladigan har qanday jarayonda uning o'sishi tizimga berilgan issiqlik va unda bajarilgan ishlarning yig'indisiga teng bo'lishi bilan belgilanadi. Eslatma Ichki energiya ...... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

Jismoniy energiya tizim, uning ichki qismiga qarab. holat. V. e. tizimning barcha mikrozarralari (molekulalar, atomlar, ionlar va boshqalar)ning xaotik (issiqlik) harakati energiyasini va bu zarralar ta'sirining energiyasini o'z ichiga oladi. Kinetik. butun tizimning harakat energiyasi va... Jismoniy ensiklopediya

ICHKI ENERGIYA- tananing yoki tizimning ichki holatiga qarab energiyasi; tana molekulalari va ularning strukturaviy birliklarining (atomlar, elektronlar, yadrolar) kinetik energiyasidan, molekulalardagi atomlarning o'zaro ta'sir qilish energiyasidan, elektronning o'zaro ta'sir energiyasidan iborat ... ... Katta politexnika entsiklopediyasi

Jism tananing molekulalari va ularning strukturaviy birliklarining (atomlar, elektronlar, yadrolar) kinetik energiyasidan, molekulalardagi atomlarning o'zaro ta'sir qilish energiyasidan va boshqalardan iborat. Ichki energiya tananing harakat energiyasini o'z ichiga olmaydi. butun va potentsial energiya ... Katta ensiklopedik lug'at

ichki energiya- ▲ energiya material tanasi, holatiga muvofiq, ichki harorat ichki en... Rus tilining ideografik lug'ati

ichki energiya- tashqi kuch maydonlarining tizimga ta'siridan (tortishish maydonida) yuzaga keladigan potentsialdan tizimning umumiy energiyasi va harakatlanuvchi tizimning kinetik energiyasi. Umumiy kimyo: darslik / A.V.Jolnin ... Kimyoviy atamalar

Zamonaviy ensiklopediya

Ichki energiya- tana, tanani tashkil etuvchi molekulalar, atomlar, elektronlar, yadrolarning kinetik energiyasini, shuningdek, bu zarralarning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish energiyasini o'z ichiga oladi. Ichki energiyaning o'zgarishi son jihatdan tanada bajarilgan ishga teng (masalan, qachon ... ... Illustrated entsiklopedik lug'at

ichki energiya- tizimda bajariladigan barcha turdagi ichki harakatlar sonini tavsiflovchi termodinamik miqdor. Jismning mutlaq ichki energiyasini o'lchash mumkin emas. Amalda faqat ichki energiyaning o'zgarishi o'lchanadi ... ... Metallurgiya ensiklopedik lug'ati

Jism tananing molekulalari va ularning strukturaviy birliklarining (atomlar, elektronlar, yadrolar) kinetik energiyasidan, molekulalardagi atomlarning o'zaro ta'sir qilish energiyasidan va boshqalardan iborat. Ichki energiya tananing harakat energiyasini o'z ichiga olmaydi. butun va potentsial energiya ... ensiklopedik lug'at

Kitoblar

• Qi yo'li. Tanangizdagi hayot energiyasi. Mashqlar va meditatsiyalar, Metyu Svaygard. Muvozanat va ichki uyg'unlik bizga tug'ilishdan beri berilgan, ammo zamonaviy hayot bizni tabiiy muvozanatdan osongina urib yuborishi mumkin. Ba'zan biz uni ataylab buzamiz, aytaylik, juda ko'p yeyish orqali ...

Atrofimizdagi barcha makroskopik jismlar zarralarni o'z ichiga oladi: atomlar yoki molekulalar. Doimiy harakatda bo'lgan holda, ular bir vaqtning o'zida ikki turdagi energiyaga ega: kinetik va potentsial va tananing ichki energiyasini hosil qiladi:

U = ∑ E k +∑ E p

Bu kontseptsiya elektronlar, protonlar va neytronlarning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish energiyasini ham o'z ichiga oladi.

Ichki energiyani o'zgartirish mumkinmi?

Uni o'zgartirishning 3 yo'li mavjud:

• issiqlik uzatish jarayoni tufayli;
• mexanik ishlarni bajarish orqali;
• kimyoviy reaksiyalar orqali.

Keling, barcha variantlarni batafsil ko'rib chiqaylik.

Agar ish tananing o'zi tomonidan bajarilsa, uning ichki energiyasi kamayadi va tanada ish bajarilganda uning ichki energiyasi ortadi.

Energiyani ko'paytirishning eng oddiy misollari ishqalanish yordamida olov yoqish holatlari:

• tinderdan foydalanish;
• chaqmoq toshidan foydalanish;
• gugurtlardan foydalanish.

Haroratning o'zgarishi bilan bog'liq termal jarayonlar ham ichki energiyaning o'zgarishi bilan birga keladi. Agar tanani qizdirsangiz, uning energiyasi ortadi.

Kimyoviy reaksiyalarning natijasi tuzilish va tarkibda bir-biridan farq qiluvchi moddalarning o'zgarishidir. Masalan, yoqilg'ining yonishi jarayonida vodorod kislorod bilan birlashgandan so'ng, uglerod oksidi hosil bo'ladi. Xlorid kislota rux bilan birlashganda vodorod, vodorodning yonishi natijasida esa suv bug'i ajralib chiqadi.

Elektronlarning bir elektron qobiqdan ikkinchisiga o'tishi tufayli tananing ichki energiyasi ham o'zgaradi.

Jismlarning energiyasi - bog'liqlik va xususiyatlar

Ichki energiya tananing termal holatiga xos xususiyatdir. Bu quyidagilarga bog'liq:

• agregatsiya holati va qaynash va bug'lanish, kristallanish yoki kondensatsiya, erish yoki sublimatsiya paytidagi o'zgarishlar;
• tana vazni;
• zarrachalarning kinetik energiyasini tavsiflovchi tana harorati;
• moddaning turi.

Monatomik ideal gazning ichki energiyasi

Bu energiya, ideal holda, har bir zarrachaning tasodifiy va uzluksiz harakatlanadigan kinetik energiyalari va ularning ma'lum bir jism ichidagi o'zaro ta'sirining potentsial energiyasidan iborat. Bu haroratning o'zgarishi tufayli sodir bo'ladi, bu Joulning tajribalari bilan tasdiqlangan.

Monatomik gazning ichki energiyasini hisoblash uchun quyidagi tenglamadan foydalaning:

Bu erda haroratning o'zgarishiga qarab, ichki energiya o'zgaradi (harorat oshishi bilan ortadi va uning pasayishi bilan kamayadi). Ichki energiya davlat funktsiyasidir.