Энергиявнутренний это сумма кинетическая энергия и потенциал, связанный с движением составляющих атомов и молекул тела. Внутренняя энергия также прямо пропорциональна температура тела. Это скалярная величина, измеряемая в Джоулях (СИ) и определяемая как функция таких переменных, как давление (П), объем (V) и температура термодинамика (T) системы в Кельвинах (K).
Чем выше температура тела, тем больше его внутренняя энергия, следовательно, тем выше его способность выполнять некоторую работу. Кроме того, внутренняя энергия одноатомных газов, например, определяется исключительно суммой кинетическая энергия каждого атома газа. При работе с молекулярными газами, такими как двухатомные газы, необходимо принимать во внимание молекулярные взаимодействия, а для при этом внутренняя энергия определяется суммой кинетической энергии молекул с потенциальной энергией, существующей между Они.
Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)
Внутренняя энергия идеальных одноатомных газов
Поскольку нет взаимодействия между атомами идеального одноатомного газа, его внутренняя энергия зависит исключительно от двух переменных: числа молей (n) и температуры газа (T). Смотреть:
U - внутренняя энергия
нет - количество родинок
р - универсальная постоянная идеальных газов
Т - температура
В приведенном выше уравнении р он имеет модуль упругости 0,082 атм. Л / моль. К или 8,31 Дж / моль. К (СИ). Кроме того, мы можем записать приведенное выше уравнение в терминах других величин, таких как давление и объем. Для этого нам нужно помнить Уравнение Клапейрона, используется для идеальных газов.
Подставив приведенное выше уравнение к предыдущему, мы получим следующее выражение для расчета внутренней энергии:
Посмотритетакже:Что такое идеальный газ?
Принимая во внимание приведенные выше уравнения, можно определить связь между кинетической энергией атомов идеального одноатомного газа и его температурой. Для этого мы будем утверждать, что кинетическая энергия этого типа газа равна чистокинетика. Смотреть:
м - макароны
нет - количество родинок
M - молярная масса
Во многих ситуациях интересно знать, как рассчитать изменение внутренней энергии (ΔU) газа, поскольку эта величина указывает, получил или же сдался энергия. Если изменение внутренней энергии газа было положительным (ΔU> 0), газ получит энергию; в противном случае (ΔU <0) газ будет отдавать часть своей энергии.
Изменение внутренней энергии в зависимости от объема газа.
Внутренняя энергия двухатомных газов
Для идеальных двухатомных газов внутренняя энергия определяется несколько другим уравнением.
Внутренняя энергия в термодинамических превращениях и циклах
Согласно 1-й закон термодинамики, внутренняя энергия идеального газа может изменяться в определенных термодинамические превращения, в зависимости от количества тепла, передаваемого между окружающей средой и системой, а также от работы, выполняемой системой или над ней.
Q - нагревать
τ - Работа
Затем давайте посмотрим, какую форму принимает этот закон для некоторых конкретных термодинамических превращений.
Посмотритетакже:История тепловых машин
→ Внутренняя энергия: изотермическое превращение
В изотермическое преобразование, температура не изменяется, поэтому внутренняя энергия остается постоянной.
В этом случае все количество тепла, которым обменивается система, превращается в работу и наоборот.
→ Внутренняя энергия: изоволюметрическое преобразование
В изоволюметрическое преобразование, работы не могут быть выполнены, так как система заключена в жесткий и нерасширяемый контейнер. В этом случае все количество тепла, которым обменивается система, напрямую изменяет ее внутреннюю энергию.
→ Внутренняя энергия: изобарическое превращение
При таком преобразовании система подвергается постоянное давление, следовательно, работа, проделанная им или над ним, может быть рассчитана аналитически.
→ Внутренняя энергия: адиабатическое преобразование
в адиабатические превращения, нет теплообмена между системой и ее окружением, поэтому изменение внутренней энергии зависит исключительно от работы, выполняемой системой или над ней.
Внутренняя энергия в циклических процессах
В каждом циклическом процессе термодинамическое состояние системы, представленное ее переменными давления, объема и температуры (P, V, T), является трансформируется, но в конечном итоге возвращается в исходное состояние (P, V, T), поэтому изменение внутренней энергии в этом типе процесса всегда равно нулю (ΔU = 0).
Посмотритетакже:Циклические преобразования
Посмотрите на график ниже, который показывает три различных термодинамических превращения между состояниями A и B.
Поскольку три преобразования (I, II и III) покидают состояние A и переходят в состояние B, изменение внутренней энергии должно быть одинаковым для всех из них, поэтому:
Упражнения на внутреннюю энергию
1) Два моля идеального двухатомного газа с молярной массой 24 г / моль находятся при температуре 500 К внутри закрытого жесткого контейнера объемом 10-3 м³. Определять:
а) Модуль внутренней энергии этого газа в джоулях.
б) Давление, которое газ оказывает на стенки емкости.
Разрешение:
) Поскольку это идеальный двухатомный газ, мы воспользуемся приведенной ниже формулой для расчета его внутренней энергии:
Принимая во внимание данные, указанные в отчете об учениях, нам нужно будет решить следующий расчет:
Б) Мы можем определить давление, которое оказывает газ, зная объем его баллона: 10-3 м³. Для этого воспользуемся следующей формулой:
Автор: Рафаэль Хелерброк
