Energia internă

PRELEGERE 9. Prima lege a termodinamicii

Sub energia internă a corpului pentru a înțelege cantitatea de energie cinetică a mișcării aleatoare a moleculelor si energia potentiala a interacțiunii dintre molecule care alcătuiesc corpul. La calcularea energiei interne nu ar trebui să fie luate în considerare energia cinetică a mișcării întregului corp și energia potențială a unui corp într-un câmp de forță externă. De asemenea, energia internă nu este parte a energiei atomice.

Energia internă a organelor sistemului este suma energiilor interne ale fiecărui organism în mod individual, iar energia de interacțiune intermoleculară între corpurile de sistem. Pentru macroscopică număr corpuri de molecule pe suprafețe, care are loc prin interacțiunea dintre organisme, mult mai puțin decât numărul de molecule în domeniul de aplicare al acestor organisme. Prin urmare, energia de interacțiune poate fi neglijată, și a considerat că energia internă a sistemului este suma energiilor interne ale fiecăruia dintre organismele. Astfel, energia internă a sistemului - funcție de aditiv.

Calculul energiei interne a oricărui organism este o sarcină foarte complexă, care poate fi rezolvată numai pentru anumite cazuri speciale simple. Acest lucru se datorează, pe de o parte, incompletitudinea cunoștințelor noastre de forțe intermoleculare, pe de altă parte - cu un număr mare de particule care alcătuiesc corpul reale. Foarte ușor pentru a calcula energia internă a unui gaz ideal. Să ne amintim că energia potențială pentru un gaz ideal poate fi neglijat de interacțiuni între molecule. Prin urmare, energia internă a unui gaz ideal este compus din energiile cinetice ale moleculelor individuale. Energia cinetică medie a unei molecule este (ecuația (6.16)):

unde i - numărul de grade de libertate a moleculei, k - temperatura gazului - T constanta Boltzmann. Dacă gazul conține N molecule, energia internă este egală cu gaz Ideal

La înregistrarea cu formula (9.1) am folosit egalitatea

și să ia în considerare faptul că constanta universală a gazelor este R = NA k. Din (9.1) rezultă că energia internă a unui gaz ideal este determinată de un singur parametru termodinamic - temperatura T. În general, energia internă depinde de toți parametrii termodinamici care caracterizează starea corpului. Dar, din ecuația (9.1) o concluzie practică. Deoarece energia cinetică a mișcării termice a moleculelor au un corp arbitrar, iar temperatura energiei cinetice este o măsură a mișcării termice a moleculelor, modificările interne de energie semna pentru orice organism este modificarea temperaturii corpului.

Subliniem că nu este întotdeauna însoțită de o schimbare în schimbare internă a energiei a temperaturii. Un exemplu al acestei faze tranziții (topire - solidificare, evaporarea condensului), la care schimbările interne de energie în condiții de temperatură constantă. Dar, în afară de aceste cazuri speciale, această caracteristică este valabilă.

Energia internă este o funcție a stării sistemului. Acest lucru înseamnă că energia internă caracterizează în mod unic un sistem în echilibru, și că este întotdeauna în această stare, indiferent de modul în care a intrat în această stare a sistemului, energia sa internă este aceeași.