내부 에너지: 그것은 무엇이며 운동을 계산하고 해결하는 방법

에너지내부의 의 합계입니다 운동 에너지 그리고 신체의 구성 원자 및 분자의 움직임과 관련된 잠재력. 내부 에너지는 또한 온도 몸의. 줄 (SI)로 측정 된 스칼라 수량이며 다음과 같은 변수의 함수로 결정됩니다. 압력 (피), 음량 (V) 및 온도 시스템의 열역학 (T), 켈빈 (K).

신체의 온도가 높을수록 내부 에너지가 커지므로 어떤 일을 할 수있는 능력이 커집니다. 또한, 예를 들어 단일 원자 가스의 내부 에너지는 운동 에너지 가스의 모든 원자의. 이원자 가스와 같은 분자 가스를 다룰 때는 분자 상호 작용을 고려해야합니다. 이 내부 에너지는 분자의 운동 에너지와 그 사이에 존재하는 위치 에너지의 합에 의해 결정됩니다. 그들.

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이상적인 단일 원자 가스의 내부 에너지

이상적인 단일 원자 가스의 원자간에 상호 작용이 없기 때문에 내부 에너지는 몰수 (n)와 가스 온도 (T)의 두 가지 변수에만 의존합니다. 손목 시계:

이상적인 단일 원자 가스의 내부 에너지

– 내부 에너지
아니 – 두더지 수
아르 자형 – 완벽한 기체의 보편적 상수
– 온도

위의 방정식에서 아르 자형 계수는 0.082 atm입니다. L / 몰. K 또는 8.31 J / mol. K (SI). 또한 압력 및 부피와 같은 다른 양으로 위의 방정식을 작성할 수 있습니다. 이를 위해 우리는 Clapeyron의 방정식, 이상 기체에 사용됩니다.

Clapeyron의 방정식

위의 방정식을 이전 방정식으로 대체하면 내부 에너지 계산을 위해 다음과 같은 표현식이 있습니다.

압력 및 부피 측면에서 내부 에너지

보기또한:완벽한 기체는 무엇입니까?

위의 방정식을 고려하면 이상적인 단일 원자 가스 원자의 운동 에너지와 온도 사이의 관계를 결정할 수 있습니다. 이를 위해 우리는 이러한 유형의 가스의 운동 에너지가 전혀동력학. 손목 시계:

 온도 계산

미디엄 - 파스타
아니 – 몰수
미디엄 -몰 질량

많은 상황에서 가스의 내부 에너지 (ΔU) 변화를 계산하는 방법을 아는 것은 흥미 롭습니다.이 양은 가스가 받았다 또는 주다 에너지. 가스 내부 에너지의 변화가 양수 (ΔU> 0)이면 가스에 에너지가 공급됩니다. 그렇지 않으면 (ΔU <0) 가스가 에너지의 일부를 포기하게됩니다.

내부 에너지 변동

가스 부피 변화 측면에서 내부 에너지 변화.

이원자 가스의 내부 에너지

이상적인 이원자 가스의 경우 내부 에너지는 약간 다른 방정식으로 제공됩니다.

이상적인 이원자 가스를위한 내부 에너지

열역학적 변환 및 순환의 내부 에너지

에 따르면 열역학 제 1 법칙, 이상 기체의 내부 에너지는 열역학적 변환, 주변과 시스템 사이에서 교환되는 열량과 시스템에서 수행하는 작업에 따라 다릅니다.

열역학 제 1 법칙

– 열
τ -일

다음으로, 이 법칙이 특정한 열역학적 변환에 대해 취하는 형식을 살펴 보겠습니다.

보기또한:열 기계의 역사

→ 내부 에너지: 등온 변환

에서 등온 변환, 온도 변화가 없으므로 내부 에너지가 일정하게 유지됩니다.

등온 변환의 내부 에너지.

이 경우 시스템과 교환되는 전체 열량이 작업으로 전환되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

→ 내부 에너지: isovolumetric 변환

에서 isovolumetric 변환, 시스템이 견고하고 팽창 할 수없는 용기에 갇혀 있기 때문에 작업을 수행 할 수 없습니다. 이 경우 시스템과 교환되는 전체 열량은 내부 에너지를 직접 변경합니다.

isovolumetric 변환의 내부 에너지

→ 내부 에너지: 등압 변환

이러한 유형의 변환에서 시스템은 일정한 압력따라서 그 또는 그에 대한 작업을 분석적으로 계산할 수 있습니다.

등압 과정의 내부 에너지

→ 내부 에너지: 단열 변환

에서 단열 변환, 시스템과 주변 환경간에 열 교환이 없기 때문에 내부 에너지의 변화는 시스템에서 수행하는 작업에만 의존합니다.

단열 과정의 내부 에너지

순환 과정의 내부 에너지

모든 순환 과정에서 압력, 부피 및 온도 변수 (P, V, T)로 표현되는 시스템의 열역학적 상태는 다음과 같습니다. 그러나 원래 상태 (P, V, T)로 돌아 가게되므로 이러한 유형의 프로세스에서 내부 에너지의 변화는 항상 null입니다 (ΔU = 0).

보기또한:순환 변환

상태 A와 B 사이의 세 가지 뚜렷한 열역학적 변환을 보여주는 아래 그래프를보십시오.

열역학적 사이클 그래프

세 가지 변환 (I, II 및 III)이 상태 A를 떠나 상태 B로 이동함에 따라 내부 에너지 변동은 모두 동일해야합니다.

내부 에너지 변동

내부 에너지 운동

1) 몰 질량이 24g / mol 인 2 몰의 이상적인 이원자 가스는 부피가 10 인 밀폐 된 단단한 용기 내부에서 500K의 온도에서 발견됩니다.-3 m³. 결정:

a)이 기체의 내부 에너지 모듈러스 (줄 단위).

b) 가스가 용기 벽에 가하는 압력.

해결:

그만큼) 이상적인 이원자 기체이기 때문에 아래 공식을 사용하여 내부 에너지를 계산합니다.

이상적인 이원자 가스를위한 내부 에너지

연습 보고서에 제공된 데이터를 사용하여 다음 계산을 해결해야합니다.

내부 에너지 계산

비) 용기의 부피를 알면 가스가 가하는 압력을 결정할 수 있습니다. 10-3 m³. 이를 위해 다음 공식을 사용합니다.

압력 계산


나. Rafael Helerbrock

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