Внутренняя энергия. Макроскопическая работа

16 17 18 19 20 21 22

Внутренняя энергия — это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Внутренняя энергия тела слагается:

· из энергии хаотического движения молекул;

· из потенциальной энергии атомов, образующих молекулу или кристаллическую структуру;

· из внутриатомной энергии и т.д.

Внутренняя энергия зависит от:

· температуры тела,

· его агрегатного состояния,

· от химических, атомных и ядерных реакций.

Она не зависит ни от механического движения тела, ни от положения этого тела относительно других тел. Внутреннюю энергию можно изменить путем совершения работы и теплопередачи. Если над телом совершается работа, то внутренняя энергия тела увеличивается; если же это тело совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

ΔU = Q + A, где Q - теплота, измеренная в джоулях, A - работа, измеренная в джоулях. Если имеет место лишь теплообмен, то изменение внутренней энергии происходит путем отдачи или получения определенного количества тепла, следовательно, ΔU = Q

Для квазистатических процессов выполняется следующее соотношение: ΔU = TΔS - pΔV + мΔN, где T - температура, измеренная в кельвинах, S - энтропия, измеренная в джоулях/кельвин, p - давление, измеренное в паскалях, м - химический потенциал, N - количество частиц в системе.

Макроскопическая работа.

Закон сохранения энергии в термодинамике определяет изменение внутренней энергии равновесной термодинамической системы при обратимых процессах взаимодействия системы с окружающей средой. Если такой процесс взаимодействия осуществить в обратной последовательности, то система и окружающая среда вернутся в исходные состояния. Очень часто, но не всегда, для обратимости процесса достаточно, чтобы он протекал очень медленно, т.е. квазистатически. Однако медленность процесса, вообще говоря, не всегда гарантирует его обратимость. Обобщение огромного числа опытных фактов, выполненное в работах Ю.Р. Майера, Дж. Джоуля, Г. Гельмгольца и других ученых, привело к выводу о существовании двух обратимых процессов изменения внутренней энергии термодинамической системы. Путем совершения макроскопической (механической) работы при изменения объема системы и теплопередачей.

47)Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии для тепловых процессов) определяет количественное соотношение между изменением внутренней энергии системы дельта U, количеством теплоты Q, подведенным к ней, и суммарной работой внешних сил A, действующих на систему.

Первый закон термодинамики - Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее: .