Вътрешна енергия

Съдържание

• Вътрешна енергийна вариация
• Примери за вътрешна енергия
• Други видове енергия

The вътрешна енергия, според Първия принцип на термодинамиката, се разбира като свързан със случайното движение на частици в системата. Той се различава от подредената енергия на макроскопичните системи, свързани с движещи се обекти, по това, че се отнася до енергията, съдържаща се от обекти в микроскопичен и молекулярен мащаб.

Така, Обектът може да бъде напълно в покой и да няма видима енергия (нито потенциална, нито кинетична) и въпреки това да бъде разсадник на движещи се молекули, движещи се с висока скорост в секунда. Всъщност тези молекули ще се привличат и отблъскват взаимно в зависимост от техните химични условия и микроскопични фактори, въпреки факта, че с просто око няма видимо движение.

Вътрешната енергия се счита за обширно количество, тоест свързано с количеството вещество в дадена система от частици. добре включва всички други форми на енергия електрически, кинетични, химични и потенциални, съдържащи се в атомите на дадено вещество.

Този тип енергия обикновено се представя от знака ИЛИ.

Вътрешна енергийна вариация

The вътрешна енергия на частичните системи могат да варират, независимо от тяхното пространствено положение или придобита форма (в случай на течности и газове). Например при въвеждане на топлина в затворена система от частици се добавя топлинна енергия, която ще повлияе на вътрешната енергия на цялото.

Но въпреки това, вътрешната енергия е aфункция на състоянието, тоест не се отнася до вариацията, която свързва две състояния на материята, а към първоначалното и крайното състояние на нея. Защото изчисляването на промяната на вътрешната енергия в даден цикъл винаги ще бъде нулатъй като първоначалното и крайното състояние са едно и също.

Формулировките за изчисляване на тази вариация са:

ΔU = U_Б. - ИЛИ_{ДА СЕ}, където системата е преминала от състояние А в състояние Б

ΔU = -W, в случаите, когато се извършва количество механична работа W, което води до разширяване на системата и намаляване на нейната вътрешна енергия.

ΔU = Q, в случаите, в които добавяме топлинна енергия, която увеличава вътрешната енергия.

ΔU = 0, в случаите на циклични промени във вътрешната енергия.

Всички тези и други случаи могат да бъдат обобщени в уравнение, което описва Принципа за запазване на енергията в системата:

ΔU = Q + W

Примери за вътрешна енергия

1. Батерии. В тялото на заредените батерии се помещава използваема вътрешна енергия, благодарение на химична реакция между киселини и тежки метали вътре. Споменатата вътрешна енергия ще бъде по-голяма, когато електрическото й натоварване е пълно и по-малко, когато е била консумирана, въпреки че в случай на акумулаторни батерии тази енергия може да се увеличи отново чрез въвеждане на електричество от контакта.
2. Компресирани газове. Като се има предвид, че газовете обикновено заемат общия обем на контейнера, в който се съдържат, тъй като тяхната вътрешна енергия ще варира, тъй като това количество пространство е по-голямо и ще се увеличава, когато е по-малко. По този начин газ, разпръснат в една стая, има по-малко вътрешна енергия, отколкото ако го компресираме в цилиндър, тъй като частиците му ще бъдат принудени да си взаимодействат по-тясно.
3. Увеличете температурата на материята. Ако повишим температурата на, например, грам вода и грам мед, и двете при базова температура 0 ° C, ще забележим, че въпреки че е същото количество материя, ледът ще изисква по-голямо количество обща енергия за да достигнете желаната температура. Това е така, защото неговата специфична топлина е по-висока, тоест частиците му са по-малко възприемчиви към въведената енергия от тези на медта, добавяйки топлина много по-бавно към вътрешната си енергия.
4. Разклатете течност. Когато разтваряме захар или сол във вода или насърчаваме подобни смеси, обикновено разклащаме течността с инструмент, за да насърчим по-голямото разтваряне. Това се дължи на увеличаването на вътрешната енергия на системата, произведено от въвеждането на това количество работа (W), осигурено от нашето действие, което позволява по-голяма химическа реактивност между участващите частици.
5. Парнаот вода. След като водата заври, ще забележим, че парата има по-висока вътрешна енергия от течната вода в контейнера. Това е така, въпреки че е същото молекули (съединението не се е променило), за да предизвикаме физическата трансформация, добавихме известно количество калорична енергия (Q) към водата, предизвиквайки по-голямо раздвижване на нейните частици.

Други видове енергия