Вътрешната енергия

Лекция 9. Първият закон на термодинамиката

В рамките на вътрешната енергия на тялото, за да се разбере размера на кинетичната енергия на неорганизираното движение на молекулите и потенциалната енергия на взаимодействие на молекулите, които изграждат тялото. При изчисляване на вътрешната енергия не трябва да се разглежда на кинетичната енергия на движение на цялото тяло и потенциалната енергия на тяло в полето на външна сила. Също така, вътрешната енергия не е част от атомната енергия.

Вътрешната енергия на телата на системата е сумата на вътрешните енергии на всеки орган поотделно и междумолекулно енергията на взаимодействие между органите на системата. За макроскопска органи брой молекули на повърхности, което се осъществява чрез взаимодействието на органи, по-малко от броя на молекулите в обхвата на тези органи. Следователно, енергията на взаимодействие могат да бъдат пренебрегвани, и счита, че вътрешната енергия на системата е сумата на вътрешните енергии на всеки от органите. Така вътрешната енергия на системата - добавка функция.

Изчисляване на вътрешната енергия на всеки орган, е много сложна задача, която може да бъде решен само за някои прости специални случаи. Това се дължи, от една страна, непълнотата на познанията ни за междумолекулни сили, а от друга страна - с голям брой частици, които изграждат реален тялото. Много лесно да се изчисли на вътрешната енергия на идеален газ. Спомнете си, че за идеален газ може да бъде пренебрегната потенциална енергия на взаимодействие между молекулите. Ето защо, на вътрешната енергия на идеален газ се състои от кинетичните енергии на отделните молекули. Средната кинетичната енергия на молекула е (уравнение (6.16)):

където I - броят на степените на свобода на молекулата, к - Болцман постоянна Т - температура газ. Ако газът съдържа N молекули, вътрешната енергия е равна на идеален газ

При запис на формула (9.1) сме използвали равенство

и да вземе предвид, че универсалната газова константа е R = NA к. От (9.1) следва, че вътрешната енергия на идеалния газ се определя само от една термодинамична параметър - температурата Т. По принцип вътрешната енергия зависи от всички термодинамичните параметри, характеризиращи състоянието на организма. Но от уравнение (9.1) един практически извод. Тъй като кинетичната енергия на топлинната движение на молекулите имат произволно тяло и температурата на кинетичната енергия е мярка за термичната движение на молекулите, вътрешните промени енергия се регистрират за всеки орган е промяната на телесната температура.

Ще подчертая, че това не винаги е съпроводено от промяна във вътрешната промяна в енергийната температура. Един пример на тази фаза преходи (топене - втвърдяване, изпаряване на кондензация), при което вътрешните промени енергия под постоянна температура. Но освен тези специални случаи, тази функция е валиден.

Вътрешната енергия е функция на състоянието на системата. Това означава, че вътрешната енергия еднозначно характеризира система в равновесие, както и, че винаги е в това състояние, без значение колко системата е влязла в това състояние, вътрешната енергия е една и съща.