Vnútorná energia

Obsah

• Vnútorná variácia energie
• Príklady vnútornej energie
• Iné druhy energie

The vnútorná energiaPodľa prvého princípu termodynamiky sa to chápe ako vzťah spojený s náhodným pohybom častíc v systéme. Líši sa od usporiadanej energie makroskopických systémov spojených s pohybujúcimi sa objektmi tým, že sa týka energie obsiahnutej v objektoch v mikroskopickom a molekulárnom meradle.

Takže objekt môže byť úplne v pokoji a postrádať zjavnú energiu (ani potenciálnu, ani kinetickú), a napriek tomu byť v pohybe pohybujúcimi sa molekulami, pohybujúci sa vysokou rýchlosťou za sekundu. V skutočnosti sa tieto molekuly budú navzájom priťahovať a odpudzovať v závislosti od ich chemických podmienok a mikroskopických faktorov, aj keď nie je viditeľný žiadny pohyb voľným okom.

Za vnútornú energiu sa považuje rozsiahla veličina, ktorá súvisí s množstvom hmoty v danom časticovom systéme. Nuž zahŕňa všetky ostatné formy energie elektrický, kinetický, chemický a potenciál obsiahnutý v atómoch danej látky.

Tento typ energie je zvyčajne predstavovaný znamienkom ALEBO.

Vnútorná variácia energie

The vnútorná energia časticových systémov sa môže meniť bez ohľadu na ich priestorovú polohu alebo získaný tvar (v prípade kvapalín a plynov). Napríklad pri zavádzaní tepla do uzavretého systému častíc sa pridáva tepelná energia, ktorá ovplyvní vnútornú energiu celku.

Ale napriek tomu, vnútorná energia je astavová funkcia, to znamená, že sa nezaoberá variáciou, ktorá spája dva stavy hmoty, ale jej počiatočným a konečným stavom. Preto výpočet zmeny vnútornej energie v danom cykle bude vždy nulovýpretože počiatočný stav a konečný stav sú rovnaké.

Formulácie na výpočet tejto variácie sú:

ΔU = U_B - ALEBO_TO, kde systém prešiel zo stavu A do stavu B.

ΔU = -W v prípadoch, keď sa vykonáva kvantita mechanickej práce W, ktorá vedie k rozšíreniu systému a zníženiu jeho vnútornej energie.

ΔU = Q, v prípadoch, keď pridáme tepelnú energiu, ktorá zvyšuje vnútornú energiu.

ΔU = 0, v prípade cyklických zmien vnútornej energie.

Všetky tieto a ďalšie prípady je možné zhrnúť do rovnice, ktorá popisuje Princíp úspory energie v systéme:

ΔU = Q + W

Príklady vnútornej energie

1. Batérie. Telo nabitých batérií obsahuje využiteľnú vnútornú energiu vďaka chemické reakcie medzi kyselinami a ťažkými kovmi vo vnútri. Táto vnútorná energia bude väčšia, keď je jej elektrické zaťaženie úplné, a menšia, keď sa spotrebuje, aj keď v prípade nabíjateľných batérií možno túto energiu opäť zvýšiť zavedením elektriny zo zásuvky.
2. Stlačené plyny. Berúc do úvahy, že plyny majú tendenciu obsadzovať celkový objem nádoby, v ktorej sú obsiahnuté, pretože ich vnútorná energia sa bude meniť, pretože toto množstvo priestoru je väčšie a bude sa zväčšovať, keď bude menšie. Plyn rozptýlený v miestnosti má teda menej vnútornej energie, ako keby sme ho stlačili vo valci, pretože jeho častice budú nútené užšie interagovať.
3. Zvýšte teplotu hmoty. Ak zvýšime teplotu napríklad gramu vody a gramu medi, a to pri základnej teplote 0 ° C, všimneme si, že aj napriek rovnakému množstvu hmoty bude ľad vyžadovať väčšie množstvo celkovej energie aby ste dosiahli požadovanú teplotu. Je to tak preto, lebo jeho špecifické teplo je vyššie, to znamená, že jeho častice sú menej vnímavé na zavedenú energiu ako častice medi a k ​​svojej vnútornej energii pridávajú teplo oveľa pomalšie.
4. Pretrepte tekutinu. Keď rozpustíme cukor alebo soľ vo vode alebo podporujeme podobné zmesi, obvykle tekutinu pretrepeme pomocou nástroja, aby sa dosiahlo lepšie rozpustenie. Je to spôsobené zvýšením vnútornej energie systému vyrobeného zavedením tohto množstva práce (W) zabezpečeného našou činnosťou, ktoré umožňuje väčšiu chemickú reaktivitu medzi zúčastnenými časticami.
5. Parouz vody. Akonáhle je voda uvarená, všimneme si, že para má vyššiu vnútornú energiu ako kvapalná voda v nádobe. Je to preto, že napriek tomu, že sú rovnaké molekuly (zlúčenina sa nezmenila), aby sme vyvolali fyzickú premenu, pridali sme do vody určité množstvo kalorickej energie (Q), čo vyvolalo väčšie premiešanie jej častíc.

Iné druhy energie