Energieintern este suma lui energiile cinetice și potențialul legat de mișcarea atomilor și moleculelor constitutive ale unui corp. Energia internă este, de asemenea, direct proporțională cu temperatura a corpului. Este o cantitate scalară măsurată în Jouli (SI) și determinată în funcție de variabile precum presiune (P), volum (V) și temperatura termodinamica (T) a unui sistem, în Kelvin (K).
Cu cât temperatura unui corp este mai mare, cu atât este mai mare energia sa internă, prin urmare, cu atât este mai mare capacitatea sa de a face unele lucrări. În plus, energia internă a gazelor monoatomice, de exemplu, este dată exclusiv de suma energie kinetică din fiecare atom al gazului. Când se tratează gaze moleculare, cum ar fi gazele diatomice, trebuie să se țină cont de interacțiunile moleculare și, pentru aceasta, energia internă este determinată de suma energiei cinetice a moleculelor cu energia potențială existentă între ei.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Energia internă a gazelor monoatomice ideale
Deoarece nu există nicio interacțiune între atomii unui gaz monoatomic ideal, energia sa internă depinde exclusiv de două variabile: numărul de moli (n) și temperatura gazului (T). Ceas:
U - energie interna
Nu - numărul de alunițe
R - constanta universala a gazelor perfecte
T - temperatura
În ecuația de mai sus, R are un modul de 0,082 atm. L / mol. K sau 8,31 J / mol. K (SI). De asemenea, putem scrie ecuația de mai sus în termeni de alte cantități, cum ar fi presiunea și volumul. Pentru asta, trebuie să ne amintim Ecuația lui Clapeyron, folosit pentru gazele ideale.
Înlocuind ecuația de mai sus cu cea anterioară, vom avea următoarea expresie pentru calculul energiei interne:
Uitede asemenea:Ce este un gaz perfect?
Luând în considerare ecuațiile de mai sus, este posibil să se determine o relație între energia cinetică a atomilor unui gaz monoatomic ideal și temperatura acestuia. Pentru aceasta, vom afirma că energia cinetică a acestui tip de gaz este purcinetica. Ceas:
m - Paste
Nu - numărul aluniței
M - Masă molară
În multe situații, este interesant să știm cum să calculăm variația energiei interne (ΔU) a unui gaz, deoarece această cantitate indică dacă gazul a primit sau a dat în energie. Dacă variația energiei interne a gazului a fost pozitivă (ΔU> 0), gazul va fi primit energie; în caz contrar (ΔU <0), gazul va renunța la o parte din energie.
Variația internă a energiei în termeni de variație a volumului gazului.
Energie internă pentru gazele diatomice
Pentru gazele diatomice ideale, energia internă este dată de o ecuație ușor diferită.
Energia internă în transformări și cicluri termodinamice
In conformitate cu Prima lege a termodinamicii, energia internă a unui gaz ideal poate varia în anumite transformări termodinamice, în funcție de cantitatea de căldură schimbată între împrejurimi și sistem, precum și de munca efectuată de sau pe sistem.
Î - căldură
τ - muncă
În continuare, să analizăm forma pe care o adoptă această lege pentru anumite transformări termodinamice.
Uitede asemenea:Istoria mașinilor termice
→ Energie internă: transformare izotermă
La transformare izotermă, nu există schimbări de temperatură și, prin urmare, energia internă rămâne constantă.
În acest caz, întreaga cantitate de căldură care este schimbată cu sistemul este transformată în lucru și invers.
→ Energie internă: transformare izovolumetrică
La transformare izovolumetrică, nu este posibil să se efectueze lucrări, deoarece sistemul este limitat într-un container rigid și inexpandibil. În acest caz, întreaga cantitate de căldură care este schimbată cu sistemul variază direct energia sa internă.
→ Energie internă: transformare izobarică
În acest tip de transformare, sistemul este supus unei presiune constantă, prin urmare, munca depusă de el sau asupra lui poate fi calculată analitic.
→ Energie internă: transformare adiabatică
În transformări adiabatice, nu există schimb de căldură între sistem și împrejurimile sale, prin urmare, variația energiei interne depinde exclusiv de munca efectuată de sau de sistem.
Energia internă în procesele ciclice
În fiecare proces ciclic, starea termodinamică a unui sistem, reprezentată de variabilele sale de presiune, volum și temperatură (P, V, T), este transformat, dar ajunge să revină la starea inițială (P, V, T), astfel încât variația energiei interne în acest tip de proces este întotdeauna nulă (ΔU = 0).
Uitede asemenea:Transformări ciclice
Uită-te la graficul de mai jos, care prezintă trei transformări termodinamice distincte între stările A și B.
Deoarece cele trei transformări (I, II și III) părăsesc starea A și trec la starea B, variația internă a energiei trebuie să fie egală pentru toate, prin urmare:
Exerciții de energie internă
1) Doi moli ai unui gaz diatomic ideal, cu o masă molară egală cu 24 g / mol, se găsesc la o temperatură de 500 K într-un recipient închis, rigid, cu un volum egal cu 10-3 m³. A determina:
a) Modulul energiei interne a acestui gaz în jouli.
b) Presiunea pe care gazul o exercită asupra pereților containerului.
Rezoluţie:
) Deoarece este un gaz ideal și diatomic, vom folosi formula de mai jos pentru a calcula energia sa internă:
Luând datele care au fost informate în declarația de exercițiu, vom avea de rezolvat următorul calcul:
B) Putem determina presiunea pe care o exercită gazul odată ce cunoaștem volumul containerului său: 10-3 m³. Pentru a face acest lucru, vom folosi următoarea formulă:
De mine. Rafael Helerbrock
