Енергіявнутрішній - це сума кінетичні енергії і потенціал, пов’язаний з рухом складових атомів і молекул тіла. Внутрішня енергія також прямо пропорційна температури тіла. Це скалярна величина, виміряна в Джоулях (SI) і визначена як функція таких змінних, як тиску (P), гучність (V) та температури термодинаміка (Т) системи, за Кельвіном (К).
Чим вища температура тіла, тим більша його внутрішня енергія, отже, більша його здатність виконувати якусь роботу. Крім того, внутрішня енергія одноатомних газів, наприклад, задається виключно сумою кінетична енергія кожного атома газу. Маючи справу з молекулярними газами, такими як двоатомні гази, слід враховувати молекулярні взаємодії та, це, внутрішня енергія визначається сумою кінетичної енергії молекул з потенційною енергією, що існує між ними Вони.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Внутрішня енергія ідеальних одноатомних газів
Оскільки взаємодія між атомами ідеального одноатомного газу відсутня, його внутрішня енергія залежить виключно від двох змінних: кількості молей (n) та температури газу (T). Дивитися:
U - внутрішня енергія
немає - кількість родимок
Р. - універсальна константа ідеальних газів
Т - температура
У наведеному вище рівнянні Р. він має модуль 0,082 атм. Л / моль К або 8,31 Дж / моль. K (SI). Крім того, ми можемо написати вищевказане рівняння з точки зору інших величин, таких як тиск і об'єм. Для цього нам потрібно пам’ятати Рівняння Клапейрона, що використовується для ідеальних газів.
Підставивши вищенаведене рівняння попереднім, ми отримаємо такий вираз для розрахунку внутрішньої енергії:
Дивисьтакож:Що таке ідеальний газ?
Беручи до уваги наведені рівняння, можна визначити залежність між кінетичною енергією атомів ідеального одноатомного газу та його температурою. Для цього ми зазначимо, що кінетична енергія цього виду газу становить сутокінетика. Дивитися:
м - макарони
немає - номер родимки
М - молярна маса
У багатьох ситуаціях цікаво знати, як розрахувати варіацію внутрішньої енергії (ΔU) газу, оскільки ця величина вказує, чи є газ отримав або поступився енергія. Якщо коливання внутрішньої енергії газу було позитивним (ΔU> 0), газ отримав енергію; інакше (ΔU <0) газ втратить частину своєї енергії.
Внутрішня зміна енергії з точки зору зміни обсягу газу.
Внутрішня енергія двохатомних газів
Для ідеальних двоатомних газів внутрішня енергія задається дещо іншим рівнянням.
Внутрішня енергія в термодинамічних перетвореннях та циклах
Відповідно з 1-й закон термодинаміки, внутрішня енергія ідеального газу може дещо змінюватися термодинамічні перетвореннязалежно від кількості теплоти, що обмінюється між оточенням та системою, а також від роботи, виконаної системою або на ній.
Питання - тепло
τ - робота
Далі, давайте розглянемо форму, яку цей закон приймає для певних термодинамічних перетворень.
Дивисьтакож:Історія теплових машин
→ Внутрішня енергія: ізотермічне перетворення
В ізотермічне перетворення, немає зміни температури, а тому внутрішня енергія залишається постійною.
У цьому випадку вся кількість теплоти, яка обмінюється з системою, перетворюється на роботу і навпаки.
→ Внутрішня енергія: ізоволюметричне перетворення
В ізоволюметричне перетворення, виконувати роботи неможливо, оскільки система утримується у жорсткому та нерозширюваному контейнері. У цьому випадку вся кількість теплоти, яка обмінюється з системою, безпосередньо змінює її внутрішню енергію.
→ Внутрішня енергія: ізобаричне перетворення
При цьому типі трансформації система піддається а постійний тискотже, робота, виконана ним або над ним, може бути розрахована аналітично.
→ Внутрішня енергія: адіабатичне перетворення
В адіабатичні перетворення, немає теплообміну між системою та її оточенням, отже, зміна внутрішньої енергії залежить виключно від роботи, виконаної системою або від неї.
Внутрішня енергія в циклічних процесах
У кожному циклічному процесі термодинамічний стан системи, представлений змінними тиску, об’єму та температури (P, V, T), дорівнює трансформується, але в кінцевому підсумку повертається до вихідного стану (P, V, T), тому зміна внутрішньої енергії в цьому типі процесу завжди дорівнює нулю = 0).
Дивисьтакож:Циклічні перетворення
Подивіться на графік нижче, який показує три різні термодинамічні перетворення між станами A і B.
Оскільки три перетворення (I, II та III) виходять із стану A і переходять у стан B, внутрішня зміна енергії повинна бути рівною для всіх, отже:
Внутрішні енергетичні вправи
1) Два моли ідеального двоатомного газу з молярною масою, що дорівнює 24 г / моль, знаходяться при температурі 500 К всередині закритого, жорсткого контейнера об'ємом, рівним 10-3 м³. Визначте:
а) Модуль внутрішньої енергії цього газу в джоулях.
б) Тиск, який газ чинить на стінки ємності.
Дозвіл:
The) Оскільки це ідеальний і двохатомний газ, для розрахунку його внутрішньої енергії ми будемо використовувати формулу нижче:
Беручи дані, про які було повідомлено у звіті про вправу, ми маємо вирішити наступний розрахунок:
Б) Ми можемо визначити тиск, який чинить газ, коли дізнаємося об’єм його ємності: 10-3 м³. Для цього ми використаємо таку формулу:
Мені Рафаель Хелерброк
