Внутрішня енергія: доповідь
Внутрішня енергія – найважливіша умова існування і характеристика всіх тіл живої та неживої природи. Для того щоб визначити її значення в організації життя на нашій планеті, згадаємо основні фізичні поняття термодинаміки.
Макроскопічні тіла складаються з рухомих і взаємодіючих частинок: молекул, атомів, іонів. У свою чергу, атоми і ядра атомів теж складаються з рухомих і взаємодіючих частинок.
Як відомо, рухомі тіла володіють кінетичної енергією, отже, частки (молекули, атоми, іони), з яких складається речовина, теж мають кінетичної енергією.
Взаємодіючі тіла мають енергію взаємодії, або потенційною енергією. Оскільки частки речовини взаємодіють між собою, то вони мають потенційну енергією.
Отже, частки, з яких складаються макроскопічні тіла, мають кінетичної і потенційної енергією, їх сума і є внутрішня енергія макроскопічної системи.
Внутрішньою енергією (U) макроскопічної системи називають суму кінетичної енергії (ЄК) руху складових його частинок (молекул, атомів, іонів) і потенційної енергії (EП) їх взаємодії: U = EK + EП.
Одиницею вимірювання внутрішньої енергії є джоуль (1 Дж).
До внутрішньої енергії відносять і енергію руху і взаємодії частинок, що входять до складу атомів і ядер речовини, проте в молекулярної фізики мають справу з процесами, які відбуваються при не дуже високих температурах і не пов’язані з перетворенням речовини. У цих процесах внутрішньоатомна і внутрішньоядерна енергія не змінюється.
Внутрішня енергія, так само як температура, тиск і обсяг (термодинамічні параметри), характеризує стан системи. При зміні стану тіла змінюється і значення внутрішньої енергії.
Як відомо, кінетична енергія тіла прямо пропорційна квадрату його швидкості. Оскільки молекули мають різні швидкості і, отже, різні кінетичні енергії, то їх сукупність характеризується середньою кінетичної енергією, яка прямо пропорційна середньому квадрату швидкості руху молекул:
Ėk = m0v̇2 / 2.
Так як температура тіла прямо пропорційна середньої кінетичної енергії складових його частинок, то внутрішня енергія тіла залежить від його температури і про зміну внутрішньої енергії можна судити по зміні температури тіла.
Внутрішня енергія тіла залежить і від його агрегатного стану. Так, вона більше у стоградусной пара, ніж у води такої ж маси при тій же температурі. Це пояснюється відмінністю потенційних енергій взаємодії молекул пара і води.
Внутрішня енергія залежить і від деформації тіла: вона більше у деформованого тіла, ніж у недеформованого.
Слід мати на увазі, що внутрішня енергія тіла не залежить від його руху в цілому і від його положення в просторі. Так, значення внутрішньої енергії у кульки, що лежить на підлозі і піднятого на деяку висоту, однакові при однакових інших умовах.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)