Закон равного распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия

Закон равного распределения энергии по степеням свободы гласит, что на каждую поступательную степень приходится энергия E=1/2kT. На колебательную степень свободы приходится E=kT.

Важнейшей характеристикой молекул газа является его внутренняя энергия, которая представляет собой энергию хаотического движения молекул системы и энергию их взаимодействия. Внутренняя энергия есть однозначная функция термодинамического состояния системы. Состояние, в котором внутренняя энергия равна нулю. Важно знать изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое. Величина внутренней энергии для моля газа: U = CVT (CV – теплоёмкость при V=const). U=m/Ɲ * CVT

Первое начало термодинамики.

Рассмотрим термодинамическую систему, для которой механическая энергия не меняется, а изменяется лишь внутренняя энергия.

Внутренняя энергия системы может меняться в результате совершения на системой работы или сообщения ей тепла. Говорят о двух формах передачи энергии: форме работы и форме теплоты. Энергия механического движения может превращаться в энергию теплового движения, и наоборот. При этом выполняется закон сохранения и превращения энергии. Допустим, что некоторая система, обладая внутренней энергией U, получила некоторое количество теплоты Q и перешла в состояние с энергией U2, совершая работу А над внешними телами.

Определение: кол-во теплоты считается положительным, если оно подводится к телу. И работа положительной, если система совершает её над внешними телами.

Из опыта известно, что при переходе из 1-го во 2-е состояние изменение энергии записывается как ∆U=U2-U1, и эта величина будет равна разности между полученной теплотой Q и работой, совершаемой системой. Отсюда получаем: ∆Q = ∆U + ∆A. Это Уравнение представляет собой первое начало термодинамики, которое гласит, что теплота, получаемая системой, затрачивается на изменение его внутренней энергии ∆U и совершение работы над внешними телами. (измеряется в ДЖ).

Если система возвращается в исходное состояние, то изменение внутренней энергии равно нулю => Q=A.

Отсюда следует, что система не может произвести работы больше, чем кол-во теплоты, полученное системой (то есть вечный двигатель не возможен)