Внутрішня енергія

Внутрішня енергія. способи зміни внутрішньої енергії.

111111 

В давні часи люди використовували в якості знарядь праці прості механізми: важелі, похилі площини. Протягом тисячоліть праця з деякими  механізмами здійснювалася за рахунок механічної енергії вітру, падаючої води; найчастіше використовувалася енергія людей та тварин.

Біля 200 років тому назад почалося широке застосування в техніці другого виду енергії – внутрішньої. Зараз біля 80 % енергії, що використовується людством – це внутрішня енергія палива. Тому важливо вияснити, як внутрішня енергія використовується для отримання механічної роботи.

Розділ фізики, який виник, вивчаючи ці питання, називається термодинамікою.

Отже, термодинаміка – це наука про теплові явища, що базується на деякихзагальних законах, що відносяться до перетворення енергії. Ці закони справедливі для всіх тіл незалежно від їхньої будови.
Весь навколишній світ – фізичні тіла, які складаються з речовини, а та, у свою чергу, - з молекул та атомів.
Оскільки від температури залежить швидкість руху молекул, то безладний, хаотичний рух молекул називають тепловим.
Тепловий рух відрізняється від механічного тим, що в ньому бере участь дуже багато частинок і при цьому кожна з них рухається хаотично. Рух однієї молекули – механічний, рух багатьох – тепловий, рух самого тіла – механічний.

§    Які явища можна назвати тепловими?

Теплові явища – це явища пов’язані з нагріванням чи охолодженням тіл, зі зміною температури.

Ми знаємо, що існує два види механічної енергії: кінетична і потенціальна, які переходять одна в одну, і що під час нагрівання хаотичний рух молекул збільшується. Виходячи з цього дамо означення внутрішньої енергії тіла. 

Внутрішньою  енергією тіла називають суму кінетичної енергії хаотичного руху молекул й потенціальної енергії взаємодії частинок з яких складається тіло.

Внутрішня енергія одноатомного ідеального газу

Обчислити внутрішню енергію тіла, враховуючи рух молекул і положення їх одна відносно одної, практично неможливо через величезну кількість молекул у макроскопічному тіло. Тому потрібно вміти визначати середнє значення внутрішньої енергії залежно від макроскопічних параметрів, які можна безпосередньо вимірювати. Найпростішим за своїми властивостями так званий одноатомний газ, тобто газ, який складається з окремих атомів, а не молекул. Обчислимо внутрішню енергію ідеального одноатомного газу. Одноатомними є інертні гази – гелій, неон, аргон.

Оскільки молекули ідеального газу не взаємодіють одна з одною, за винятком коротких інтервалів часу, коли вони стикаються, то вважають, то їхня потенціальна енергія дорівнює нулю. Вся внутрішня енергія ідеального газу являє собою кінетичну енергію теплового руху його молекул.

Скористаємось формулами середньої кінетичної енергії одного атома та кількості атомів.

                                                   Продовження...