Energieintern ist die Summe von kinetische Energien und Potential bezogen auf die Bewegung der konstituierenden Atome und Moleküle eines Körpers. Die innere Energie ist auch direkt proportional zu Temperatur vom Körper. Es ist eine skalare Größe, die in Joule (SI) gemessen und als Funktion von Variablen wie Druck (P), Volumen (V) und Temperatur Thermodynamik (T) eines Systems, in Kelvin (K).
Je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto größer ist seine innere Energie, und desto größer ist seine Fähigkeit, etwas Arbeit zu verrichten. Außerdem ist die innere Energie z. B. von monoatomaren Gasen ausschließlich durch die Summe der kinetische Energie jedes Atoms des Gases. Beim Umgang mit molekularen Gasen, wie z. B. zweiatomigen Gasen, muss man molekulare Wechselwirkungen berücksichtigen und z dabei wird die innere Energie durch die Summe der kinetischen Energie der Moleküle mit der potentiellen Energie zwischen Sie.
Hör jetzt nicht auf... Nach der Werbung kommt noch mehr ;)
Innere Energie idealer monoatomarer Gase
Da es keine Wechselwirkung zwischen den Atomen eines idealen monoatomaren Gases gibt, hängt seine innere Energie ausschließlich von zwei Variablen ab: der Molzahl (n) und der Gastemperatur (T). Uhr:
U - innere Energie
Nein – Anzahl der Maulwürfe
R – universelle Konstante perfekter Gase
T – Temperatur
In der obigen Gleichung gilt R es hat einen Modul von 0,082 atm. L/Mol. K oder 8,31 J/mol. K (SI). Wir können die obige Gleichung auch in Bezug auf andere Größen wie Druck und Volumen schreiben. Dazu müssen wir uns an die Clapeyrons Gleichung, für ideale Gase verwendet.
Wenn wir die obige Gleichung durch die vorherige ersetzen, erhalten wir den folgenden Ausdruck für die Berechnung der inneren Energie:
Aussehenebenfalls:Was ist ein perfektes Gas?
Unter Berücksichtigung der obigen Gleichungen ist es möglich, eine Beziehung zwischen der kinetischen Energie der Atome eines idealen monoatomaren Gases und seiner Temperatur zu bestimmen. Dazu geben wir an, dass die kinetische Energie dieser Gasart reinKinetik. Uhr:
ich - Pasta
Nein – Maulwurfnummer
M - Molmasse
In vielen Situationen ist es interessant zu wissen, wie man die Variation der inneren Energie (ΔU) eines Gases berechnet, da diese Größe anzeigt, ob das Gas hat erhalten oder gab nach Energie. Wenn die Änderung der inneren Energie des Gases positiv war (ΔU > 0), hat das Gas Energie erhalten; andernfalls (ΔU< 0) hat das Gas einen Teil seiner Energie abgegeben.
Variation der inneren Energie in Bezug auf die Variation des Gasvolumens.
Innere Energie für zweiatomige Gase
Für ideale zweiatomige Gase wird die innere Energie durch eine etwas andere Gleichung angegeben.
Innere Energie in thermodynamischen Transformationen und Zyklen
Laut der 1. Hauptsatz der Thermodynamik, kann die innere Energie eines idealen Gases in bestimmten thermodynamische Transformationen, abhängig vom Wärmeaustausch zwischen der Umgebung und der Anlage sowie der von oder an der Anlage geleisteten Arbeit.
Q - Hitze
τ - Arbeit
Betrachten wir als Nächstes die Form dieses Gesetzes für einige besondere thermodynamische Transformationen.
Aussehenebenfalls:Geschichte der thermischen Maschinen
→ Innere Energie: Isotherme Transformation
Beim isotherme Transformation, es gibt keine Temperaturänderung und somit bleibt die innere Energie konstant.
Dabei wird die gesamte Wärmemenge, die mit dem System ausgetauscht wird, in Arbeit umgewandelt und umgekehrt.
→ Innere Energie: isovolumetrische Transformation
Beim isovolumetrische Transformation, ist es nicht möglich, Arbeiten durchzuführen, da das System in einem starren und nicht ausdehnbaren Behälter eingeschlossen ist. In diesem Fall variiert die gesamte Wärmemenge, die mit dem System ausgetauscht wird, direkt seine innere Energie.
→ Innere Energie: isobare Transformation
Bei dieser Art der Transformation wird das System a konstanter Druck, daher kann die von ihm oder an ihm geleistete Arbeit analytisch berechnet werden.
→ Innere Energie: adiabatische Transformation
In dem adiabatische Transformationen, es findet kein Wärmeaustausch zwischen dem System und seiner Umgebung statt, daher hängt die Variation der inneren Energie ausschließlich von der vom oder vom System geleisteten Arbeit ab.
Innere Energie in Kreisprozessen
In jedem Kreisprozess ist der thermodynamische Zustand eines Systems, repräsentiert durch seine Druck-, Volumen- und Temperaturvariablen (P, V, T), transformiert, kehrt aber am Ende in den ursprünglichen Zustand (P, V, T) zurück, daher ist die Variation der inneren Energie bei dieser Art von Prozess immer null (ΔU = 0).
Aussehenebenfalls:Zyklische Transformationen
Schauen Sie sich das Diagramm unten an, das drei verschiedene thermodynamische Transformationen zwischen den Zuständen A und B zeigt.
Da die drei Transformationen (I, II und III) den Zustand A verlassen und in den Zustand B übergehen, muss die Variation der inneren Energie für alle gleich sein, daher:
Übungen zur inneren Energie
1) Zwei Mol eines idealen zweiatomigen Gases mit einer Molmasse von 24 g/mol befinden sich bei einer Temperatur von 500 K in einem geschlossenen, starren Behälter mit einem Volumen von 10-3 m³. Bestimmen:
a) Der Modul der inneren Energie dieses Gases in Joule.
b) Der Druck, den das Gas auf die Wände des Behälters ausübt.
Auflösung:
Das) Da es sich um ein ideales und zweiatomiges Gas handelt, verwenden wir die folgende Formel, um seine innere Energie zu berechnen:
Ausgehend von den Daten, die in der Übungsabrechnung mitgeteilt wurden, haben wir folgende Berechnung zu lösen:
B) Wir können den Druck bestimmen, den das Gas ausübt, wenn wir das Volumen seines Behälters kennen: 10-3 m³. Dazu verwenden wir die folgende Formel:
Von mir. Rafael Helerbrock
