Energia internă a tuturor particulelor. Ce este energia internă

Pentru a rezolva probleme practice, nu energia internă în sine joacă un rol semnificativ, ci schimbarea sa Δ U = U 2 - U 1 . Modificarea energiei interne se calculează pe baza legilor conservării energiei.

Energia internă a unui corp se poate modifica în două moduri:

1. La finalizare munca mecanica.

a) Dacă o forță externă provoacă deformarea unui corp, atunci distanțele dintre particulele din care constă se modifică și, prin urmare, se modifică energia potențială de interacțiune a particulelor. În timpul deformărilor inelastice, în plus, temperatura corpului se modifică, adică. se modifică energia cinetică a mișcării termice a particulelor. Dar atunci când un corp este deformat, se lucrează, care este o măsură a schimbării energiei interne a corpului.

b) Energia internă a unui corp se modifică și în timpul ciocnirii sale inelastice cu un alt corp. După cum am văzut mai devreme, în timpul unei coliziuni inelastice a corpurilor, energia lor cinetică scade, se transformă în energie internă (de exemplu, dacă loviți de mai multe ori un fir care se află pe o nicovală cu un ciocan, firul se va încălzi). Măsura modificării energiei cinetice a unui corp este, conform teoremei energiei cinetice, munca forțelor care acționează. Această muncă poate servi și ca măsură a modificărilor energiei interne.

c) O modificare a energiei interne a unui corp are loc sub influența frecării, deoarece, după cum se știe din experiență, frecarea este întotdeauna însoțită de o modificare a temperaturii corpurilor de frecare. Munca efectuată de forța de frecare poate servi ca măsură a modificării energiei interne.

2. Folosind schimb de caldura. De exemplu, dacă un corp este plasat în flacăra unui arzător, temperatura acestuia se va schimba, prin urmare, se va schimba și energia sa internă. Totuși, aici nu s-a lucrat, deoarece nu a existat nicio mișcare vizibilă nici a corpului în sine, nici a părților sale.

Se numește o schimbare a energiei interne a unui sistem fără a lucra schimb de caldura(transfer de căldură).

Există trei tipuri de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație.

A) Conductivitate termică este procesul de schimb de căldură între corpuri (sau părți ale unui corp) în timpul contactului lor direct, cauzat de mișcarea haotică termică a particulelor corpului. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare amplitudinea vibrațiilor moleculelor unui corp solid. Conductivitatea termică a gazelor se datorează schimbului de energie între moleculele de gaz în timpul ciocnirilor lor. În cazul lichidelor, ambele mecanisme funcționează. Conductivitatea termică a unei substanțe este maximă în stare solidă și minimă în stare gazoasă.

b) Convecție reprezintă transferul de căldură prin fluxuri încălzite de lichid sau gaz din unele zone ale volumului pe care le ocupă către altele.

c) Schimb de căldură la radiatii efectuate la distanță prin unde electromagnetice.

Să luăm în considerare mai detaliat modalitățile de schimbare a energiei interne.

Cantitatea de căldură

După cum se știe, în timpul diferitelor procese mecanice are loc o schimbare a energiei mecanice W. O măsură a schimbării energiei mecanice este munca forțelor aplicate sistemului:

În timpul schimbului de căldură, are loc o schimbare a energiei interne a corpului. O măsură a schimbării energiei interne în timpul transferului de căldură este cantitatea de căldură.

Cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne în timpul transferului de căldură.

Astfel, atât munca cât și cantitatea de căldură caracterizează schimbarea energiei, dar nu sunt identice cu energia internă. Ele nu caracterizează starea sistemului în sine (cum o face energia internă), ci determină procesul de tranziție a energiei de la un tip la altul (de la un corp la altul) atunci când starea se schimbă și depind semnificativ de natura procesului.

Principala diferență dintre muncă și căldură este aceea

§ munca caracterizeaza procesul de modificare a energiei interne a unui sistem, insotita de transformarea energiei de la un tip la altul (din mecanic la intern);

§ cantitatea de căldură caracterizează procesul de transfer al energiei interne de la un corp la altul (de la mai încălzit la mai puţin încălzit), neînsoţit de transformări energetice.

§ Capacitate termica, cantitatea de căldură consumată pentru a modifica temperatura cu 1°C. Conform unei definiții mai stricte, capacitate termică- mărime termodinamică determinată de expresia:

§ unde Δ Q- cantitatea de căldură transmisă sistemului și care provoacă modificarea temperaturii acestuia de către Delta T; Raportul diferențelor finite Δ Q/ΔТ se numește medie capacitate termică, raportul mărimilor infinitezimale d Q/dT- Adevărat capacitate termică. Din moment ce d Q nu este o diferență completă a funcției de stat, atunci capacitate termică depinde de calea de tranziție între două stări ale sistemului. Distinge capacitate termică sistem ca întreg (J/K), specific capacitate termică[J/(g K)], molar capacitate termică[J/(mol K)]. Toate formulele de mai jos folosesc cantități molare capacitate termică.

Întrebarea 32:

Energia internă poate fi modificată în două moduri.

Cantitatea de căldură (Q) este modificarea energiei interne a unui corp care are loc ca urmare a transferului de căldură.

Cantitatea de căldură se măsoară în unități SI în jouli.
[Q] = 1J.

Capacitatea termică specifică a unei substanțe arată câtă căldură este necesară pentru a modifica temperatura unei unități de masă a unei substanțe date cu 1°C.
Unitatea SI a capacității termice specifice:
[c] = 1 J/kg °C.

Întrebarea 33:

33 Prima lege a termodinamicii este cantitatea de căldură primită de un sistem pentru a-și schimba energia internă și a lucra asupra corpurilor externe. dQ=dU+dA, unde dQ este cantitatea elementară de căldură, dA este lucrul elementar, dU este incrementul energiei interne. Aplicarea primei legi a termodinamicii la izoprocese
Dintre procesele de echilibru care au loc cu sistemele termodinamice, se remarcă următoarele: izoprocesele, în care unul dintre principalii parametri de stare rămâne constant.
Procesul izocor (V=const). Schema acestui proces (izocor)în coordonate R, V este reprezentat ca o linie dreaptă paralelă cu axa ordonatelor (Fig. 81), unde procesul 1-2 există încălzire izocoră și 1 -3 - răcire izocorică. Într-un proces izocor, gazul nu lucrează asupra corpurilor externe, Proces izotermic (T=const). După cum sa indicat deja în § 41, procesul izoterm este descris de legea Boyle-Mariotte
, pentru ca temperatura să nu scadă în timpul expansiunii gazului, în timpul unui proces izoterm trebuie furnizată gazului o cantitate de căldură echivalentă cu munca externă de dilatare.

Întrebarea 34:

34 Adiabatic este un proces în care nu există schimb de căldură ( dQ= 0) între sistem și mediu. Toate procesele rapide pot fi clasificate ca procese adiabatice. De exemplu, procesul de propagare a sunetului într-un mediu poate fi considerat un proces adiabatic, deoarece viteza de propagare a unei unde sonore este atât de mare încât schimbul de energie între undă și mediu nu are timp să aibă loc. Procesele adiabatice sunt utilizate în motoarele cu ardere internă (expandarea și comprimarea amestecului combustibil în cilindri), în unitățile frigorifice etc.
Din prima lege a termodinamicii ( dQ= d U+dA) pentru un proces adiabatic rezultă că
p /С V =γ , găsim

Integrând ecuația în intervalul de la p 1 la p 2 și, în consecință, de la V 1 la V 2 și potențand, ajungem la expresia

Deoarece stările 1 și 2 sunt alese arbitrar, putem scrie

Energia este o măsură generală a diferitelor forme de mișcare a materiei. După formele de mișcare ale materiei, se disting și tipuri de energie - mecanică, electrică, chimică etc. Orice sistem termodinamic în orice stare are o anumită cantitate de energie, a cărei existență a fost dovedită de R. Clausius (1850) și a fost numită energie internă.

Energie interna (U) este energia tuturor tipurilor de mișcare a microparticulelor care alcătuiesc sistemul și energia interacțiunii lor între ele.

Energia internă constă din energia mișcării de translație, rotație și vibrație a particulelor, energia interacțiunilor intermoleculare și intramoleculare, intraatomice și intranucleare etc.

Energia interacțiunii intramoleculare, adică energia de interacțiune a atomilor dintr-o moleculă, numită adesea energie chimica . O schimbare în această energie are loc în timpul transformărilor chimice.

Pentru analiza termodinamică, nu este nevoie să știm din ce forme de mișcare a materiei este compusă energia internă.

Cantitatea de energie internă depinde numai de starea sistemului. În consecință, energia internă poate fi considerată una dintre caracteristicile acestei stări, alături de cantități precum presiunea, temperatura.

Fiecare stare a sistemului corespunde unei valori strict definite a fiecăreia dintre proprietățile sale.

Dacă un sistem omogen în starea inițială are volumul V 1, presiunea P 1, temperatura T 1, energia internă U 1, conductivitate electrică æ 1 etc., iar în starea finală aceste proprietăți sunt respectiv egale cu V 2, P 2 , T 2, U 2, æ 2 etc., atunci modificarea fiecărei proprietăți în timpul tranziției sistemului de la starea inițială la starea finală va fi aceeași, indiferent de modul în care trece sistemul de la o stare la alta : primul, al doilea sau al treilea (Fig. .1.4).

Orez. 1.4 Independența proprietăților sistemului față de calea de tranziție

de la starea normală la alta

Acestea. (U 2 - U 1) I = (U 2 - U 1) II = (U 2 - U 1) III (1,4)

Unde sunt numerele I, II, III etc. indica căile procesului. În consecință, dacă sistemul se deplasează de la starea inițială (1) la starea finală (2) de-a lungul unei căi și din starea finală la început - de-a lungul unei alte căi, adică. Dacă un proces circular (ciclu) este finalizat, atunci modificarea fiecărei proprietăți a sistemului va fi egală cu zero.

Astfel, schimbarea funcției de stare a sistemului nu depinde de calea procesului, ci depinde doar de stările inițiale și finale ale sistemului. O modificare infinitezimală a proprietăților unui sistem este de obicei notă prin semnul diferențial d. De exemplu, dU este o schimbare infinit de mică a energiei interne etc.

Forme de schimb de energie

În conformitate cu diferitele forme de mișcare a materiei și diferitele tipuri de energie, există diferite forme de schimb de energie (transfer de energie) - forme de interacțiune. Termodinamica are în vedere două forme de schimb de energie între un sistem și mediul său. Aceasta este muncă și căldură.

Loc de munca. Cea mai evidentă formă de schimb de energie este munca mecanică, corespunzătoare formei mecanice de mișcare a materiei. Se produce atunci când corpul se mișcă sub influența forței mecanice. În conformitate cu alte forme de mișcare a materiei, se disting și alte tipuri de muncă: electrică, chimică etc. Munca este o formă de transmitere a mișcării ordonate, organizate, deoarece atunci când se lucrează, particulele corpului se mișcă într-o manieră organizată într-o singură direcție. De exemplu, munca efectuată în timpul expansiunii gazului. Moleculele de gaz situate în cilindrul de sub piston sunt în mișcare haotică, dezordonată. Când gazul începe să miște pistonul, adică să efectueze un lucru mecanic, mișcarea organizată se va suprapune mișcării aleatorii a moleculelor de gaz: toate moleculele primesc o oarecare deplasare în direcția de mișcare a pistonului. Munca electrică este, de asemenea, asociată cu mișcarea organizată a particulelor încărcate de materie într-o anumită direcție.

Deoarece munca este o măsură a energiei transferate, cantitatea sa este măsurată în aceleași unități ca și energia.

Căldură. Se numește forma de schimb de energie corespunzătoare mișcării haotice a microparticulelor care alcătuiesc sistemul schimb de caldura, iar cantitatea de energie transferată în timpul schimbului de căldură se numește căldură.

Transferul de căldură nu este asociat cu o schimbare a poziției corpurilor care alcătuiesc un sistem termodinamic și constă în transferul direct de energie de la moleculele unui corp la moleculele altuia la contactul lor.

P Să ne imaginăm un vas (sistem) izolat împărțit în două părți printr-o partiție AB conductoare de căldură (Fig. 1.5). Să presupunem că există gaz în ambele părți ale vasului.

Orez. 1.5. La conceptul de căldură

În jumătatea stângă a vasului temperatura gazului este T1, iar în jumătatea dreaptă T2. Dacă T 1 > T 2, atunci energia cinetică medie ( ) moleculele de gaz din partea stângă a vasului vor fi mai mari decât energia cinetică medie ( ) în jumătatea dreaptă a vasului.

Ca urmare a ciocnirilor continue ale moleculelor cu partiția din jumătatea stângă a vasului, o parte din energia lor este transferată către moleculele partiției. Moleculele de gaz situate în jumătatea dreaptă a vasului, ciocnind de partiție, vor dobândi o parte din energie din moleculele sale.

Ca urmare a acestor ciocniri, energia cinetică a moleculelor din jumătatea stângă a vasului va scădea, iar în jumătatea dreaptă va crește; temperaturile T 1 şi T 2 vor fi egalizate.

Deoarece căldura este o formă de energie, cantitatea sa este măsurată în aceleași unități ca și energia. Astfel, schimbul de căldură și munca sunt forme de schimb de energie, iar cantitatea de căldură și cantitatea de muncă sunt măsuri ale energiei transferate. Diferența dintre ele este că căldura este o formă de transfer de mișcare microfizică, dezordonată a particulelor (și, în consecință, energia acestei mișcări), iar munca este o formă de transfer de energie a mișcării ordonate și organizate a materiei.

Uneori se spune: căldura (sau munca) este furnizată sau îndepărtată din sistem, dar trebuie înțeles că nu este furnizată sau îndepărtată căldură și muncă, ci energie, prin urmare nu ar trebui să folosiți expresii precum „rezervă de căldură”. sau „căldură conținută”.

Fiind forme de schimb de energie (forme de interacțiune) ale unui sistem cu mediul înconjurător, căldura și munca nu pot fi asociate cu nicio stare specifică a sistemului, nu pot fi proprietăți ale acestuia și, prin urmare, funcții ale stării sale. Aceasta înseamnă că, dacă sistemul trece din starea inițială (1) în starea finală (2) în moduri diferite, atunci căldura și munca vor avea valori diferite pentru diferite căi de tranziție (Fig. 1.6)

Cantitățile finite de căldură și de lucru sunt notate cu Q și A, iar valorile infinitezimale cu δQ și, respectiv, δA. Mărimile δQ şi δA, spre deosebire de dU, nu sunt o diferenţială completă, deoarece Q și A nu sunt funcții de stare.

Când calea procesului este predeterminată, munca și căldura vor dobândi proprietățile funcțiilor stării sistemului, adică. valorile lor numerice vor fi determinate numai de stările inițiale și finale ale sistemului.

Energie interna corp (notat ca E sau U) este suma energiilor interacțiunilor moleculare și a mișcărilor termice ale moleculei. Energia internă este o funcție unică a stării sistemului. Aceasta înseamnă că ori de câte ori un sistem se află într-o stare dată, energia sa internă capătă valoarea inerentă acestei stări, indiferent de istoria anterioară a sistemului. În consecință, schimbarea energiei interne în timpul tranziției de la o stare la alta va fi întotdeauna egală cu diferența dintre valorile sale în starea finală și inițială, indiferent de calea pe care a avut loc tranziția.

Energia internă a unui corp nu poate fi măsurată direct. Puteți determina doar schimbarea energiei interne:

Această formulă este o expresie matematică a primei legi a termodinamicii

Pentru procesele cvasi-statice este valabilă următoarea relație:

Gaze ideale

Conform legii lui Joule, derivată empiric, energia internă a unui gaz ideal nu depinde de presiune sau de volum. Pe baza acestui fapt, putem obține o expresie pentru modificarea energiei interne a unui gaz ideal. Prin definiția capacității de căldură molară la volum constant, . Deoarece energia internă a unui gaz ideal este o funcție numai a temperaturii, atunci

.

Aceeași formulă este valabilă și pentru calcularea modificărilor energiei interne a oricărui corp, dar numai în procesele cu volum constant (procese izocorice); în general, este o funcție atât de temperatură, cât și de volum.

Dacă neglijăm modificarea capacității molare de căldură cu o modificare a temperaturii, obținem:

,

unde este cantitatea de substanță, este modificarea temperaturii.

Literatură

• Sivukhin D.V. Curs de fizica generala. - ediția a 5-a, revizuită. - M.: Fizmatlit, 2006. - T. II. Termodinamică și fizică moleculară. - 544 p. - ISBN 5-9221-0601-5

Note

Fundația Wikimedia. 2010.

Vedeți ce înseamnă „Energie internă” în alte dicționare:

energie interna- O funcție a stării unui sistem termodinamic închis, determinată de faptul că creșterea acestuia în orice proces care are loc în acest sistem este egală cu suma căldurii transmise sistemului și a muncii efectuate asupra acestuia. Notă Energie internă...... Ghidul tehnic al traducătorului

Energia fizică sistem, în funcție de interiorul său. condiție. V. e. include energia mișcării haotice (termice) a tuturor microparticulelor din sistem (molecule, atomi, ioni etc.) și energia acțiunii acestor particule. Cinetică. energia de mișcare a sistemului ca întreg și... Enciclopedie fizică

ENERGIE INTERNA- energia unui corp sau a unui sistem, in functie de starea sa interna; constă din energia cinetică a moleculelor corpului și unitățile lor structurale (atomi, electroni, nuclei), energia de interacțiune a atomilor în molecule, energia de interacțiune a electronicelor... ... Marea Enciclopedie Politehnică

Un corp constă din energia cinetică a moleculelor corpului și unitățile lor structurale (atomi, electroni, nuclei), energia de interacțiune a atomilor în molecule etc. Energia internă nu include energia de mișcare a corpului ca o energie intreaga si potentiala... Dicţionar enciclopedic mare

energie interna- ▲ corp material energetic, în conformitate cu, starea, temperatura internă în interior... Dicționar ideologic al limbii ruse

energie interna- este energia totală a sistemului minus potențialul, cauzat de influența câmpurilor de forțe externe asupra sistemului (în câmpul gravitațional), și energia cinetică a sistemului în mișcare. Chimie generală: manual / A. V. Zholnin ... Termeni chimici

Enciclopedie modernă

Energie interna- corp, include energia cinetică a moleculelor, atomilor, electronilor, nucleelor ​​care alcătuiesc corpul, precum și energia de interacțiune a acestor particule între ele. Modificarea energiei interne este numeric egală cu munca efectuată asupra corpului (de exemplu, atunci când... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

energie interna- o mărime termodinamică care caracterizează numărul tuturor tipurilor de mișcări interne efectuate în sistem. Este imposibil să măsurați energia internă absolută a unui corp. În practică, se măsoară doar modificarea energiei interne... ... Dicţionar Enciclopedic de Metalurgie

Un corp constă din energia cinetică a moleculelor corpului și unitățile lor structurale (atomi, electroni, nuclei), energia de interacțiune a atomilor în molecule etc. Energia internă nu include energia de mișcare a corpului ca o energie intreaga si potentiala... Dicţionar enciclopedic

Cărți

• Energie de trezire. Fericirea există? Fericirea prezenței (număr de volume: 3), Khusnetdinova Aigul. „Energie de trezire. Cum funcționează totul cu adevărat și cum să trăiești fericit.” În fiecare zi în practica mea întâlnesc cazuri mistice, dar în același timp duc o viață modernă obișnuită,...

Interacțiunile lor.

Energia internă intră echilibrul transformărilor energetice din natură. După descoperirea energiei interne, aceasta a fost formulată legea conservării și transformării energiei. Să luăm în considerare transformarea reciprocă a energiilor mecanice și interne. Lasă o minge de plumb să stea pe o placă de plumb. Hai să-l ridicăm și să-l dăm drumul. Când am ridicat mingea, i-am dat energie potențială. Când mingea cade, scade, pentru că mingea scade din ce în ce mai jos. Dar odată cu creșterea vitezei, energia cinetică a mingii crește treptat. Energia potențială a mingii este transformată în energie cinetică. Dar apoi mingea a lovit placa de plumb și s-a oprit. Atât energiile sale cinetice, cât și cele potențiale în raport cu placă au devenit zero. Examinând bila și placa după impact, vom vedea că starea lor s-a schimbat: bila s-a aplatizat puțin, iar pe placă s-a format o mică adâncitură; după ce le-am măsurat temperatura, vom constata că s-au încălzit.

Încălzirea înseamnă o creștere a energiei cinetice medii a moleculelor corpului. În timpul deformării, poziția relativă a particulelor corpului se modifică și, prin urmare, se schimbă și energia potențială a acestora.

Astfel, se poate susține că, ca urmare a lovirii mingii de placa, energia mecanică pe care mingea o poseda la începutul experimentului este convertită în energia internă a corpului.

Nu este greu de observat tranziția inversă a energiei interne în energie mecanică.

De exemplu, dacă luați un vas de sticlă cu pereți groși și pompați aer în el printr-o gaură din plută, apoi după ceva timp pluta va zbura din vas. În acest moment, în navă se formează ceață. Apariția ceții înseamnă că aerul din vas a devenit mai rece și, prin urmare, energia sa internă a scăzut. Acest lucru se explică prin faptul că aerul comprimat din vas, împingând dopul (adică, extinderea), a funcționat prin reducerea energiei sale interne. Energia cinetică a dopului a crescut datorită energiei interne a aerului comprimat.

Astfel, una dintre modalitățile de a modifica energia internă a unui corp este munca efectuată de moleculele corpului (sau ale altor corpuri) asupra unui corp dat. O modalitate de a schimba energia internă fără a lucra este transfer de căldură.

Energia internă a unui gaz ideal monoatomic.

Deoarece moleculele unui gaz ideal nu interacționează între ele, energia lor potențială este considerată a fi zero. Energia internă a unui gaz ideal este determinată numai de energia cinetică a mișcării aleatorii de translație a moleculelor sale. Pentru a-l calcula, trebuie să înmulțiți energia cinetică medie a unui atom cu numărul de atomi . Având în vedere că k N A = R, obținem valoarea energiei interne a unui gaz ideal:

.

Energia internă a unui gaz monoatomic ideal este direct proporțională cu temperatura acestuia. Dacă folosim ecuația Clapeyron-Mendeleev, atunci expresia energiei interne a unui gaz ideal poate fi reprezentată ca:

.

Trebuie remarcat faptul că, conform expresiei pentru energia cinetică medie a unui atom și datorită caracterului aleatoriu al mișcării, la fiecare dintre cele trei direcții posibile de mișcare, sau fiecare grad de libertate, de-a lungul axei X, YȘi Z contează pentru aceeași energie.

Numărul de grade de libertate este numărul de direcții independente posibile de mișcare ale moleculei.

Un gaz, a cărui moleculă este formată din doi atomi, se numește diatomic. Fiecare atom se poate mișca în trei direcții, deci numărul total de direcții posibile de mișcare este de 6. Datorită conexiunii dintre molecule, numărul de grade de libertate se reduce cu unul, prin urmare numărul de grade de libertate pentru o moleculă diatomică este de cinci.

Energia cinetică medie a unei molecule diatomice este . În consecință, energia internă a unui gaz biatomic ideal este egală cu:

.

Formulele pentru energia internă a unui gaz ideal pot fi generalizate:

.

Unde i este numărul de grade de libertate ale moleculelor de gaz ( i= 3 pentru monoatomic și i= 5 pentru gaz biatomic).

Pentru gazele ideale, energia internă depinde doar de un parametru macroscopic - temperatura și nu depinde de volum, deoarece energia potențială este zero (volumul determină distanța medie dintre molecule).

Pentru gazele reale, energia potențială nu este zero. Prin urmare, energia internă în termodinamică în cazul general este determinată în mod unic de parametrii care caracterizează starea acestor corpuri: volum (V) si temperatura (T).

Pagina 1

Energia internă a unei substanțe este energia moleculelor care alcătuiesc substanța. În procesele termodinamice obișnuite, doar părțile cinetice și potențiale ale energiei interne suferă modificări. Prima depinde de viteza de mișcare a moleculelor (translațională, rotațională, vibrațională), a doua este determinată de prezența forțelor de interacțiune (de atracție sau de repulsie) dintre molecule și de distanța dintre ele.  

Energia internă a unei substanțe este energia sa totală, care constă din energiile cinetice și potențiale, din atomii și moleculele care alcătuiesc substanța, precum și din particulele elementare care formează atomi și molecule.  

Energia internă a unei substanțe depinde numai de starea sa fizică și nu depinde de modul sau calea prin care o substanță dată este adusă într-o stare dată. Aceasta rezultă direct din legea conservării energiei. De fapt, să notăm cu numerele 1 și 2 două stări arbitrare ale sistemului. Fie V energia cheltuită în această tranziție. Să forțăm acum sistemul să facă prima tranziție în direcția înainte și a doua în direcția opusă. În timpul primei tranziții, energia [ / va fi cheltuită, în timpul celei de-a doua, U va fi renunțat, prin urmare, corpurile externe din jurul sistemului primesc energie U - V și nu au loc modificări în sistemul însuși. U este pozitiv sau negativ, nu contează; în orice caz, raționamentul nostru ne-a condus la o contradicție cu legea conservării energiei.  

Energia internă a unei substanțe depinde, în condiții date, nu numai de natura sa chimică, ci și de starea ei de agregare, iar pentru cristale, de modificarea lor.  

Energia internă a unei substanțe este energia sa totală, care este însumată din energiile cinetice și potențiale ale atomilor și moleculelor care alcătuiesc substanța, precum și din particulele elementare care formează atomii și moleculele. Include: 1) energia mișcării de translație, rotație și vibrație a tuturor particulelor; 2) energia potenţială de interacţiune (atracţie şi repulsie) între ele; 3) energie chimică intramoleculară; 4) energie intraatomică; 5) energie intranucleară; 6) energie gravitațională; 7) energie radiantă care umple spațiul ocupat de corp și asigură echilibrul termic în interiorul corpului între părțile sale individuale. Energia internă nu include energia potențială datorită poziției sistemului în spațiu și energiei cinetice de mișcare a sistemului în ansamblu.  

Energia internă a unei substanțe este transformată în energie de radiație.  

Energia internă a unei substanțe este suma energiilor cinetice ale tuturor moleculelor și a energiilor potențiale de interacțiune dintre molecule. Cu cât energia internă este mai mare, cu atât mai multă căldură este conținută în corp și temperatura acestuia este mai mare.  

Creșterea energiei interne a unei substanțe în timpul evaporării fără modificarea temperaturii are loc în principal datorită faptului că atunci când aceasta trece în vapori, distanța medie dintre molecule crește. În același timp, energia lor potențială crește, deoarece pentru a depărta moleculele pe distanțe lungi, trebuie să se cheltuiască munca pentru a depăși forțele de atracție ale moleculelor unele față de altele.  

Energia internă a unei substanțe este înțeleasă ca suma energiei cinetice a mișcării moleculelor, a energiei potențiale a interacțiunii lor, precum și a energiei de vibrație a atomilor din interiorul moleculelor. Atunci când se determină starea unui corp, valoarea energiei interne este strict definită, prin urmare este clasificată și ca parametri ai stării corpului.  

În acest caz, energia internă a substanței este transformată în energie de radiație (energia fotonilor sau a undelor electromagnetice), care, atunci când lovește corpurile capabile să o absoarbă, se transformă din nou în energie internă. De exemplu, atunci când o navă spațială zboară în spațiul interplanetar, suprafața ei absoarbe radiația de la Soare.  

Deoarece energia internă a substanțelor este o funcție de volum, presiune și temperatură, atunci, evident, efectele termice ale reacțiilor depind de condițiile în care se produc aceste reacții. În practică, influența temperaturii asupra efectelor termice ale proceselor este de cea mai mare importanță.  

Să se arate că energia internă a unei substanțe cu o ecuație de stare sub forma pTf (V) nu depinde de volum.  

Să se arate că energia internă a unei substanțe cu o ecuație de stare sub forma p / (F) T nu depinde de volum.  

Datorită modificărilor energiei interne a unei substanțe atunci când este încălzită, aproape toate proprietățile fizice ale acesteia din urmă depind într-o măsură mai mare sau mai mică de temperatură, dar pentru măsurarea acesteia sunt selectate, dacă este posibil, acelea dintre ele care se modifică în mod clar odată cu temperatura. , nu sunt influențate de alți factori și sunt relativ ușor de măsurat. Aceste cerințe sunt cel mai pe deplin îndeplinite de astfel de proprietăți ale substanțelor de lucru, cum ar fi dilatarea volumetrică, modificarea presiunii într-un volum închis, modificarea rezistenței electrice, apariția forței termoelectromotoare și a intensității radiației, care formează baza pentru proiectarea dispozitivelor de măsurare a temperaturii. .