Spôsoby, ako zmeniť vnútornú energiu tela. Vnútorná energia

Pri riešení praktických problémov nehrá významnú úlohu samotná vnútorná energia, ale jej zmena Δ U = U 2 - U jeden. Zmena vnútornej energie sa počíta na základe zákonov zachovania energie.

Vnútorná energia tela sa dá zmeniť dvoma spôsobmi:

1. Pri spáchaní mechanické práce.

a) Ak vonkajšia sila spôsobí deformáciu tela, potom sa zmenia vzdialenosti medzi časticami, z ktorých sa skladá, a preto sa zmení potenciálna energia interakcie častíc. Okrem toho sa v prípade nepružných deformácií mení teplota tela, t.j. kinetická energia tepelného pohybu častíc sa mení. Ale keď sa telo deformuje, pracuje sa na tom, čo je mierou zmeny vnútornej energie tela.

b) Vnútorná energia tela sa mení aj pri jeho nepružnej kolízii s iným telom. Ako sme už videli skôr, pri nepružnej kolízii telies sa ich kinetická energia znižuje, mení sa na vnútornú energiu (napríklad ak kladivom niekoľkokrát narazíte do drôtu ležiaceho na nákove, tento sa zahreje). Mierou zmeny kinetickej energie tela je podľa vety o kinetickej energii práca pôsobiacich síl. Táto práca môže slúžiť aj ako miera zmien vnútornej energie.

c) Zmena vnútornej energie tela nastáva pôsobením trecej sily, pretože ako je známe zo skúseností, trenie je vždy sprevádzané zmenou teploty trecích telies. Práca trecej sily môže slúžiť ako miera zmeny vnútornej energie.

2. Pomocou prenos tepla... Napríklad, ak je teleso umiestnené v plameni horáka, jeho teplota sa zmení, preto sa zmení aj jeho vnútorná energia. Nerobilo sa tu však nič, pretože nebol viditeľný žiadny pohyb samotného tela ani jeho častí.

Volá sa zmena vnútornej energie systému bez vykonania práce výmena tepla(prenos tepla).

Existujú tri typy prenosu tepla: vedenie tepla, konvekcia a žiarenie.

ale) Tepelná vodivosť sa nazýva proces výmeny tepla medzi telesami (alebo časťami tela) počas ich priameho kontaktu v dôsledku tepelného chaotického pohybu častíc tela. Čím vyššia je teplota, tým vyššia je amplitúda vibrácií molekúl pevnej látky. Tepelná vodivosť plynov je spôsobená výmenou energie medzi molekulami plynov počas ich kolízií. V prípade tekutín fungujú obidva mechanizmy. Tepelná vodivosť látky je maximálna v tuhom stave a minimálna v plynnom stave.

b) Konvekcia predstavuje prenos tepla zahriatými tokmi kvapaliny alebo plynu z niektorých častí objemu, ktoré zaberajú do iných.

c) Prestup tepla pri žiarenie uskutočňované na diaľku pomocou elektromagnetických vĺn.

Zvážme podrobnejšie spôsoby zmeny vnútornej energie.

Množstvo tepla

Ako viete, pri rôznych mechanických procesoch dochádza k zmene mechanickej energie Ž... Meradlom zmeny mechanickej energie je práca síl pôsobiacich na systém:

Pri výmene tepla dochádza k zmene vnútornej energie tela. Meradlom zmeny vnútornej energie počas výmeny tepla je množstvo tepla.

Množstvo tepla je mierou zmeny vnútornej energie v procese výmeny tepla.

Práca aj množstvo tepla teda charakterizujú zmenu energie, ale nie sú totožné s vnútornou energiou. Necharakterizujú samotný stav systému (ako to robí vnútorná energia), ale určujú proces prenosu energie z jedného typu na druhý (z jedného orgánu do druhého), keď sa stav zmení a v podstate závisí od povahy procesu. .

Hlavný rozdiel medzi prácou a teplom je v tom

§ práca charakterizuje proces zmeny vnútornej energie systému sprevádzaný transformáciou energie z jedného typu na druhý (z mechanického na vnútorný);

§ množstvo tepla charakterizuje proces prenosu vnútornej energie z jedného tela do druhého (z viac zahriateho na menej zahriaty), ktorý nie je sprevádzaný energetickými transformáciami.

§ Tepelná kapacita, množstvo tepla vynaloženého na zmenu teploty o 1 ° C. Podľa prísnejšej definície tepelná kapacita- termodynamická veličina určená výrazom:

Kde Δ Q- množstvo tepla hlásené do systému a spôsobujúce zmenu jeho teploty pomocou Delta; T. Pomer konečných rozdielov Δ Q/ ΔТ sa nazýva priemer tepelná kapacita, pomer nekonečne malých veličín d Q / dT- pravda tepelná kapacita... Keďže d Q nie je celkový rozdiel štátnej funkcie tepelná kapacita závisí od cesty prechodu medzi dvoma stavmi systému. Rozlišovať tepelná kapacita systém ako celok (J / K), špecifický tepelná kapacita[J / (g · K)], molárny tepelná kapacita[J / (mol. K)]. Všetky vzorce uvedené nižšie používajú molárne množstvá tepelná kapacita.

Otázka 32:

Vnútornú energiu je možné meniť dvoma spôsobmi.

Množstvo tepla (Q) je zmena vnútornej energie tela, ku ktorej dochádza v dôsledku prenosu tepla.

Množstvo tepla sa meria v jednotkách SI v jouloch.
[Q] = 1 J.

Merná tepelná kapacita látky ukazuje, koľko tepla je potrebné na zmenu teploty jednotkovej hmotnosti danej látky o 1 ° C.
SI jednotka špecifického tepla:
[c] = 1 J / kg · stupeň C.

Otázka 33:

33 Prvý zákon termodynamiky, množstvo tepla prijatého do systému vedie k zmene jeho vnútornej energie a práci na vonkajších telesách. dQ = dU + dA, kde dQ je elementárne množstvo tepla, dA je elementárne dielo, dU je prírastok vnútornej energie. Aplikácia prvého zákona termodynamiky na izoprocesy
Medzi rovnovážnymi procesmi vyskytujúcimi sa v termodynamických systémoch vynikajú izoprocesy, pri ktorom jeden z hlavných parametrov stavu zostáva konštantný.
Izochorický proces (V.= konšt). Schéma tohto procesu (izochor) v súradniciach R, V. znázornený priamkou rovnobežnou s osou súradnice (obr. 81), kde je proces 1-2 je tu izochorické vykurovanie a 1 -3 - izochorické chladenie. V izochorickom procese plyn nepracuje na vonkajších telách, Izotermický proces (T= konšt). Ako už bolo uvedené v § 41, izotermický proces je opísaný v Boyle-Mariottovom zákone
, aby sa teplota počas expanzie plynu neznižovala, je potrebné dodávať do plynu počas izotermického procesu také množstvo tepla, ktoré je ekvivalentné vonkajšej expanznej činnosti.

Otázka 34:

34 adiabatický sa nazýva proces, pri ktorom nedochádza k výmene tepla ( dQ = 0) medzi systémom a prostredím. Všetky rýchle procesy možno klasifikovať ako adiabatické procesy. Napríklad proces šírenia zvuku v médiu možno považovať za adiabatický proces, pretože rýchlosť šírenia zvukovej vlny je taká vysoká, že výmena energie medzi vlnou a médiom nemá čas nastať. Adiabatické procesy sa používajú v spaľovacích motoroch (expanzia a kontrakcia horľavej zmesi vo valcoch), v chladiacich jednotkách atď.
Z prvého zákona termodynamiky ( dQ = d U + dA) pre adiabatický proces z toho vyplýva
p / С V = γ, nájdeme

Integráciou rovnice v rozsahu od p 1 do p 2 a podľa toho od V 1 do V 2 a potenciovaním dospejeme k výrazu

Pretože stavy 1 a 2 sú vybrané ľubovoľne, môžeme písať

Vnútorná energia tela nemôže byť konštantná. Môže sa zmeniť v ktoromkoľvek tele. Ak sa zvýši telesná teplota, potom sa zvýši jeho vnútorná energia, pretože priemerná rýchlosť pohybu molekúl sa zvýši. Zvyšuje sa teda kinetická energia molekúl tela. A naopak, s poklesom teploty klesá vnútorná energia tela.

Môžeme dospieť k záveru: vnútorná energia tela sa mení, ak sa mení rýchlosť pohybu molekúl. Pokúsme sa určiť, akou metódou je možné zvýšiť alebo znížiť rýchlosť pohybu molekúl. Zvážte nasledujúcu skúsenosť. Na stojan pripevníme mosadznú trubicu s tenkými stenami. Naplňte skúmavku éterom a uzavrite ju zátkou. Potom ho zaviažeme lanom a začneme lano intenzívne posúvať dovnútra rôzne strany... Po určitom čase éter uvarí a sila pary vytlačí zástrčku. Prax ukazuje, že vnútorná energia látky (éteru) vzrástla: koniec koncov zmenila svoju teplotu počas varu.

K zvýšeniu vnútornej energie došlo v dôsledku výkonu práce pri trení rúry lanom.

Ako vieme, k zahrievaniu telies môže dôjsť aj pri nárazoch, ohýbaní alebo rozťahovaní, inými slovami, pri deformácii. Vo všetkých uvedených príkladoch sa zvyšuje vnútorná energia tela.

Teda vnútorná energia tela sa môže zvýšiť vykonaním práce na tele.

Ak telo robí samo, jeho vnútorná energia klesá.

Zvážte inú skúsenosť.

Do sklenenej nádoby, ktorá má hrubé steny a je uzavretá zátkou, prečerpávame vzduch cez špeciálne vyrobený otvor v nej.

Po chvíli korok vyletí z plavidla. V okamihu, keď korok vyletí z plavidla, budeme môcť vidieť vznik hmly. Preto jeho vznik znamená, že vzduch v nádobe ochladol. Stlačený vzduch, ktorý je v nádobe, robí určitú prácu, keď je zástrčka vytlačená. Túto prácu vykonáva vďaka svojej vnútornej energii, ktorá sa súčasne znižuje. Na základe ochladenia vzduchu v nádobe je možné vyvodiť závery o poklese vnútornej energie. Touto cestou, vnútorná energia tela sa dá zmeniť vykonaním určitej práce.

Vnútorná energia sa však môže zmeniť aj iným spôsobom, bez práce. Zoberme si príklad, voda v kanvici, ktorá je na sporáku, vrie. Vzduch a ďalšie predmety v miestnosti ohrieva radiátor stredový smer... V takýchto prípadoch sa zvyšuje vnútorná energia, pretože teplota telies sa zvyšuje. Ale práca nie je hotová. Takže uzatvárame zmena vnútornej energie nemusí nastať v dôsledku výkonu určitej práce.

Zoberme si ďalší príklad.

Vložte kovovú ihlu na pletenie do pohára s vodou. Kinetická energia molekúl horúca voda, viac kinetickej energie častíc studeného kovu. Molekuly horúcej vody prevedú časť svojej kinetickej energie na častice studeného kovu. Energia molekúl vody sa teda určitým spôsobom zníži, zatiaľ čo energia kovových častíc sa zvýši. Teplota vody poklesne a teplota lúčov pomaly, vzrastie. V budúcnosti rozdiel medzi teplotou lúča a vody zmizne. Vďaka tejto skúsenosti sme videli zmenu vnútornej energie rôznych telies. Dospievame k záveru: vnútorná energia rôznych telies sa mení v dôsledku prestupu tepla.

Proces transformácie vnútornej energie bez vykonania určitej práce na tele alebo na tele samotnom sa nazýva prenos tepla.

Stále máte otázky? Neviete, ako si urobiť domácu úlohu?
Ak chcete získať pomoc od tútora, zaregistrujte sa.
Prvá lekcia je zadarmo!

s úplným alebo čiastočným kopírovaním materiálu, je potrebný odkaz na zdroj.

Vnútornú energiu je možné meniť dvoma spôsobmi.

Ak sa na tele pracuje, zvyšuje sa jeho vnútorná energia.

Vnútorná energia tela(označovaný ako E alebo U) je súčet energií molekulárnych interakcií a tepelných pohybov molekuly. Vnútorná energia je jednoznačnou funkciou stavu systému. To znamená, že kedykoľvek je systém v danom stave, jeho vnútorná energia nadobúda hodnotu inherentnú tomuto stavu bez ohľadu na históriu systému. V dôsledku toho sa zmena vnútornej energie počas prechodu z jedného stavu do druhého bude vždy rovnať rozdielu medzi jej hodnotami v konečnom a počiatočnom stave, bez ohľadu na cestu, po ktorej bol prechod vykonaný.

Vnútorná energia tela sa nedá zmerať priamo. Môžete určiť iba zmenu vnútornej energie:

Tento vzorec je matematickým vyjadrením prvého zákona termodynamiky

Pre kvázistatické procesy je splnený tento vzťah:

Teplota meraná v kelvinoch

Entropia meraná v jouloch / kelvinoch

Tlak meraný v pascaloch

Chemický potenciál

Počet častíc v systémoch

Teplo spaľovania paliva. Konvenčné palivo... Množstvo vzduchu potrebné na spaľovanie paliva.

Kvalita paliva sa posudzuje podľa jeho výhrevnosti. Charakterizovať pevné a tekuté druhy palivo je ukazovateľ špecifického spaľovacieho tepla, čo je množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní jednotky hmotnosti (kJ / kg). Pre plynné palivá sa používa objemová výhrevnosť, čo je množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní jednotky objemu (kJ / m3). Okrem toho sa plynné palivo v niektorých prípadoch odhaduje na základe množstva tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní jedného molu plynu (kJ / mol).

Spaľovacie teplo sa určuje nielen teoreticky, ale aj experimentálne, horením určité množstvo palivo v špeciálnych zariadeniach nazývaných kalorimetre. Výhrevnosť sa hodnotí zvýšením teploty vody v kolorimetri. Výsledky získané touto metódou sú blízke hodnotám vypočítaným z elementárneho zloženia paliva.

Otázka 14Zmena vnútornej energie počas kúrenia a chladenia. Plyn funguje, keď sa zmení objem.

Závisí to od vnútornej energie tela na priemernej kinetickej energii jeho molekúl a táto energia zase závisí od teploty. Preto zmenou teploty tela meníme aj jeho vnútornú energiu.Keď sa telo zahrieva, zvyšuje sa jeho vnútorná energia, zatiaľ čo ochladzovanie klesá.

Vnútorná energia tela sa dá zmeniť aj bez práce. Napríklad ho možno zvýšiť zahriatím kanvice s vodou na sporáku alebo ponorením lyžice do pohára horúceho čaju. Vykuruje sa krb, v ktorom sa vytvára oheň, strecha domu je osvetlená slnkom atď. Zvýšenie teploty telies vo všetkých týchto prípadoch znamená zvýšenie ich vnútornej energie, ale k tomuto zvýšeniu dôjde bez vykonania práca.

Zmena vnútornej energie tela bez práce sa nazýva prenos tepla. K prenosu tepla dochádza medzi telesami (alebo časťami toho istého tela), ktoré majú rozdielne teploty.

Ako napríklad dochádza k výmene tepla pri kontakte studenej lyžice horúca voda? Po prvé, priemerná rýchlosť a kinetická energia molekúl horúcej vody prekračujú priemernú rýchlosť a kinetickú energiu kovových častíc, z ktorých je lyžica vyrobená. Ale na tých miestach, kde lyžica prichádza do styku s vodou, začnú molekuly horúcej vody prenášať časť svojej kinetickej energie na častice lyžice a začnú sa pohybovať rýchlejšie. V tomto prípade klesá kinetická energia molekúl vody a zvyšuje sa kinetická energia častíc lyžice. Spolu s energiou sa mení aj teplota: voda sa postupne ochladzuje, lyžica sa zohrieva. Ich teplota sa mení, kým sa nestane rovnakou pre vodu aj pre lyžicu.

Časť vnútornej energie prenesenej z jedného tela do druhého počas výmeny tepla je označená písmenom a nazýva sa množstvo tepla.

Q je množstvo tepla.

Množstvo tepla by sa nemalo zamieňať s teplotou. Teplota sa meria v stupňoch a množstvo tepla (ako každá iná energia) sa uvádza v jouloch.

Pri kontakte telies s rôznymi teplotami horšie telo vydáva určité množstvo tepla a chladnejšie ho prijíma.

Práce s expanziou izobarického plynu. Jedným z hlavných termodynamických procesov prebiehajúcich vo väčšine tepelných motorov je proces expanzie plynu s výkonom práce. Je ľahké určiť prácu vykonanú počas izobarickej expanzie plynu.

Ak sa počas izobarickej expanzie plynu z objemu V1 na objem V2 pohybuje piest vo valci vo vzdialenosti l (obr. 106), potom sa práca A „vykonaná plynom rovná

Kde p je tlak plynu, je zmena jeho objemu.

Práca s ľubovoľným procesom expanzie plynu.Ľubovoľný proces expanzie plynu z objemu V1 do objemu V2 ​​možno predstaviť ako množinu striedajúcich sa izobarických a izochorických procesov.

Práce s expanziou izotermického plynu... Pri porovnaní plôch obrázkov pod izotermickým a izobarovým rezom môžeme dospieť k záveru, že expanzia plynu z objemu V1 do objemu V2 ​​pri rovnakej počiatočnej hodnote tlaku plynu je v prípade izobarickej expanzie sprevádzaná výkonom viac práce.

Práce na kompresii plynu. Keď sa plyn rozpína, smer vektora tlakovej sily plynu sa zhoduje so smerom vektora posunu, preto je práca A "vykonaná plynom kladná (A"> 0) a práca A vonkajších síl je záporná : A = -A "< 0.

Pri stlačení plynu smer vektora vonkajšej sily sa zhoduje so smerom posunutia, preto je práca A vonkajších síl pozitívna (A> 0) a práca A „vykonaná plynom je negatívna (A“)< 0).

Adiabatický proces... Okrem izobarických, izochorických a izotermických procesov sa v termodynamike často uvažuje aj o adiabatických procesoch.

Adiabatický proces je proces, ktorý nastáva v termodynamickom systéme pri absencii výmeny tepla s okolitými telesami, to znamená za podmienky Q = 0.

Otázka 15 Podmienky rovnováhy tela. Moment sily. Typy zostatkov.

Rovnováha alebo rovnováha medzi mnohými súvisiacimi javmi v prírodných a humanitných vedách.

Systém je považovaný za v rovnovážnej polohe, ak sú všetky vplyvy na tento systém kompenzované inými alebo chýbajú úplne. Podobným konceptom je udržateľnosť. Rovnováha môže byť stabilná, nestabilná alebo ľahostajná.

Typické príklady rovnováhy:

1. Mechanická rovnováha, známa tiež ako statická rovnováha, je stav tela v pokoji alebo rovnomernom pohybe, v ktorom je súčet síl a momentov pôsobiacich na neho nulový.

2. Chemická rovnováha - poloha, v ktorej chemická reakcia postupuje v rovnakom rozsahu ako reverzná reakcia a vo výsledku nedochádza k zmene množstva každej zložky.

3. Fyzická rovnováha ľudí a zvierat, ktorá sa udržiava pochopením jej nevyhnutnosti a v niektorých prípadoch umelým udržiavaním tejto rovnováhy [zdroj neuvedený 948 dní].

4. Termodynamická rovnováha je stav systému, v ktorom jeho vnútorné procesy nevedú k zmenám v makroskopických parametroch (ako je teplota a tlak).

R rovnosť nula algebraického súčtu momenty sily neznamená to tiež, že telo je nevyhnutne v pokoji. Počas niekoľkých miliárd rokov s konštantnou periódou sa Zem naďalej otáča okolo svojej osi práve preto, že algebraický súčet momentov síl pôsobiacich na Zem z iných telies je veľmi malý. Z rovnakého dôvodu sa otáčajúce sa koleso bicykla naďalej točí konštantnou frekvenciou a iba vonkajšie sily zastavia toto otáčanie.

Typy zostatkov... V praxi dôležitú úlohu zohráva nielen splnenie rovnovážnej podmienky pre orgány, ale aj kvalitatívna charakteristika rovnováhy, ktorá sa nazýva stabilita. Existujú tri typy rovnováhy tela: stabilné, nestabilné a ľahostajné. Rovnováha sa nazýva stabilná, ak sa telo po malých vonkajších vplyvoch vráti do pôvodného rovnovážneho stavu. To sa stane, ak pri miernom posunutí tela v ľubovoľnom smere od počiatočnej polohy sa výslednica síl pôsobiacich na telo stane nenulovou a bude smerovať do rovnovážnej polohy. Napríklad lopta na dne priehlbiny je v stabilnej rovnováhe.

Celkový stav rovnováhy tela... Kombináciou týchto dvoch záverov môžeme formulovať všeobecnú podmienku rovnováhy telesa: teleso je v rovnováhe, ak na neho pôsobí geometrický súčet vektorov všetkých síl a algebraický súčet momentov týchto síl vzhľadom na os rotácie sa rovnajú nule.

Otázka 16Odparovanie a kondenzácia. Odparovanie. Vriaca kvapalina. Závislosť tlaku od varu kvapaliny.

Výroba pary - vlastnosť kvapôčkových kvapalín meniť ich stav agregácie a meniť sa na paru. Odparovanie, ku ktorému dochádza iba na povrchu kvapôčkovej kvapaliny, sa nazýva odparovanie. Odparovanie v celom objeme kvapaliny sa nazýva varenie; vyskytuje sa pri určitej teplote, v závislosti od tlaku. Tlak, pri ktorom kvapalina vrie pri danej teplote, sa nazýva tlak nasýtených pár pнп, jeho hodnota závisí od typu kvapaliny a jej teploty.

Odparovanie- proces prechodu látky z kvapalného do plynného stavu (pary). Proces odparovania je rubom procesu kondenzácie (prechod z parného stavu do kvapalného skupenstva. Odparovanie (odparovanie), prechod látky z kondenzovanej (pevnej alebo kvapalnej) fázy na plynnú (parnú) fázu; prvého rádu fázový prechod.

Kondenzácia - je to opak procesu vyparovania. Keď dôjde ku kondenzácii, molekuly pár sa vrátia späť do kvapaliny. V uzavretej nádobe môže byť kvapalina a jej pary v stave dynamickej rovnováhy, keď sa počet molekúl unikajúcich z kvapaliny rovná počtu molekúl, ktoré sa do kvapaliny vracajú z pary, to znamená, keď sa rýchlosť odparovania a kondenzácia sú rovnaké. Tento systém sa nazýva dvojfázový. Para v rovnováhe s kvapalinou sa nazýva nasýtená. Počet molekúl unikajúcich z jednotkového povrchu kvapaliny za jednu sekundu závisí od teploty kvapaliny. Počet molekúl, ktoré sa vracajú z pary do kvapaliny, závisí od koncentrácie molekúl pary a od priemernej rýchlosti ich tepelného pohybu, ktorá je určená teplotou pary.

Vriaci- proces odparovania v kvapaline (prechod látky z kvapaliny do plynného skupenstva) s objavením sa hraníc oddelenia fáz. Bod varu pri atmosferický tlak sa obvykle uvádza ako jedna z hlavných fyzikálno-chemických charakteristík chemicky čistej látky.

Varenie sa vyznačuje typom:

1. varenie s voľnou konvekciou vo veľkom objeme;

2. var s nútenou konvekciou;

3. a tiež vo vzťahu k pomeru priemernej teploty kvapaliny k teplote nasýtenia:

4. var kvapaliny podchladenej na teplotu nasýtenia (povrchový var);

5. var kvapaliny zohriatej na teplotu nasýtenia

Bublina

Vriaci , v ktorom para vzniká vo forme periodicky sa rozvíjajúcich a rastúcich bublín, sa nazýva nukleátový var. Pri pomalom varení nukleátov v kvapaline (alebo skôr na stenách alebo na dne nádoby) sa objavujú bubliny naplnené parou. Vďaka intenzívnemu odparovaniu kvapaliny vo vnútri bublín rastú, plávajú a para sa uvoľňuje do parnej fázy nad kvapalinou. V tomto prípade je vo vrstve blízkej steny kvapalina v mierne prehriatom stave, to znamená, že jej teplota presahuje nominálny bod varu. Za normálnych podmienok je tento rozdiel malý (rádovo jeden stupeň).

Fólia

S nárastom tepelného toku na určitú kritickú hodnotu jednotlivé bubliny splývajú a vytvárajú súvislú parnú vrstvu na stene nádoby, ktorá periodicky preráža do objemu kvapaliny. Tento režim sa nazýva film.

© 2015-2019 web
Všetky práva patria ich autorom. Táto stránka si nenárokuje na autorstvo, ale poskytuje bezplatné použitie.
Dátum vytvorenia stránky: 2016-08-20

Akékoľvek makroskopické telo má energie kvôli svojmu mikroštátu. Toto energie zavolal interné(označené symbolom U). Rovná sa to energii pohybu a interakcie mikročastíc, ktoré tvoria telo. Takže vnútorná energia ideálny plyn sa skladá z kinetickej energie všetkých jeho molekúl, pretože ich interakcia v tomto prípade môže byť zanedbávaná. Preto jeho vnútorná energia závisí iba od teploty plynu ( U ~T).

Model ideálneho plynu predpokladá, že molekuly sú vo vzdialenosti niekoľkých priemerov od seba. Preto je energia ich interakcie oveľa menšia ako energia pohybu a je možné ju ignorovať.

V skutočných plynoch, kvapalinách a tuhých látkach nemožno zanedbávať interakciu mikročastíc (atómy, molekuly, ióny atď.), Pretože významne ovplyvňuje ich vlastnosti. Preto ich vnútorná energia pozostáva z kinetickej energie tepelného pohybu mikročastíc a potenciálnej energie ich interakcie. Ich vnútorná energia, okrem teploty T, bude závisieť aj od objemu V, pretože zmena objemu ovplyvňuje vzdialenosť medzi atómami a molekulami a následne aj potenciálnu energiu ich vzájomnej interakcie.

Vnútorná energia Je funkciou stavu tela, ktorý je určený jeho teplotouTa zväzok V.

Vnútorná energia jednoznačne určená teplotouT a objem tela V, charakterizujúci jeho stav:U =U (T, V)

To zmeniť vnútornú energiu teleso, je skutočne potrebné zmeniť buď kinetickú energiu tepelného pohybu mikročastíc, alebo potenciálnu energiu ich interakcie (alebo obidve spolu). Ako viete, možno to urobiť dvoma spôsobmi - výmenou tepla alebo prácou. V prvom prípade k tomu dôjde v dôsledku prenosu určitého množstva tepla Q; v druhej - z dôvodu výkonu práce A.

Touto cestou, množstvo tepla a vykonaná práca sú miera zmeny vnútornej energie tela:

Δ U =Q +A.

Zmena vnútornej energie nastáva v dôsledku daného alebo prijatého tela určitým množstvom tepla alebo v dôsledku výkonu práce.

Ak dôjde iba k výmene tepla, potom zmena vnútorná energia nastáva prijímaním alebo vydávaním určitého množstva tepla: Δ U =Q. Pri zahrievaní alebo ochladzovaní tela sa to rovná:

Δ U =Q = cm (T2 - Ti) =cmΔT.

Keď sa pevná látka topí alebo kryštalizuje vnútorná energia zmeny v dôsledku zmien v potenciálnej energii interakcie mikročastíc, pretože nastávajú štrukturálne zmeny v štruktúre hmoty. V tomto prípade sa zmena vnútornej energie rovná fúznemu teplu (kryštalizácii) tela: Δ U -Q pl =λ m, Kde λ - špecifické teplo fúzie (kryštalizácie) tuhej látky.

Zmenu spôsobuje aj odparovanie kvapalín alebo kondenzácia pary vnútorná energia, ktoré sa rovná odparovaciemu teplu: Δ U =Q p =rm, Kde r- merné teplo odparovania (kondenzácie) kvapaliny.

Zmena vnútorná energia teleso z dôvodu vykonania mechanickej práce (bez prestupu tepla) sa číselne rovná hodnote tejto práce: Δ U =A.

Ak dôjde k zmene vnútornej energie v dôsledku prenosu tepla, potomΔ U =Q =cm (T 2 -T 1),aleboΔ U = Q pl = λ m,aleboΔ U =Qn =rm.

Z hľadiska molekulárnej fyziky teda: Materiál zo stránky

Vnútorná energia tela je súčet kinetickej energie tepelného pohybu atómov, molekúl alebo iných častíc, z ktorých pozostáva, a potenciálnej energie interakcie medzi nimi; z termodynamického hľadiska je to funkcia stavu tela (sústavy telies), ktorú jednoznačne určujú jej makroparametre - teplotaTa zväzok V.

Touto cestou, vnútorná energia Je energia systému, ktorá závisí od jeho vnútorného stavu. Skladá sa z energie tepelného pohybu všetkých mikročastíc systému (molekúl, atómov, iónov, elektrónov atď.) A energie ich interakcie. Je prakticky nemožné určiť celkovú hodnotu vnútornej energie, preto sa počíta zmena vnútornej energie Δ U, ku ktorej dochádza v dôsledku prenosu tepla a výkonu práce.

Vnútorná energia tela sa rovná súčtu kinetickej energie tepelného pohybu a potenciálnej energie interakcie jeho mikročastíc, z ktorých sa skladá.

Na tejto stránke materiál k témam:

• Je možné jednoznačne určiť vnútornú energiu tela

• Telo má energiu

• Fyzika hovorí o vnútornej energii

• Od akých makroparametrov závisí vnútorná energia ideálneho plynu?

•