Ішкі энергия

Мазмұны

• Ішкі энергияның өзгеруі
• Ішкі энергияның мысалдары
• Энергияның басқа түрлері

The ішкі энергия, Термодинамиканың бірінші қағидасына сәйкес, бұл бөлшектердің жүйе ішіндегі кездейсоқ қозғалысымен байланысты деп түсініледі. Ол қозғалатын объектілермен байланысты макроскопиялық жүйелердің реттелген энергиясынан ерекшеленеді, өйткені микроскопиялық және молекулалық масштабтағы заттар құрамындағы энергияны айтады.

Сонымен, объект толығымен тыныштықта бола алады және айқын энергияға ие болмайды (потенциалды да, кинетикалық та емес), бірақ қозғалатын молекулалармен байланысты, жылдамдығы секундына жоғары. Шын мәнінде, бұл молекулалар химиялық жағдайларға және микроскопиялық факторларға байланысты бір-бірін тартады және тебеді, бірақ көзге байқалатын қозғалыс болмаса да.

Ішкі энергия экстенсивті шама болып саналады, яғни берілген бөлшектер жүйесіндегі зат мөлшерімен байланысты. Жақсы энергияның барлық басқа түрлерінен тұрады берілген заттың атомдарындағы электрлік, кинетикалық, химиялық және потенциал.

Энергияның бұл түрі әдетте таңбамен ұсынылады НЕМЕСЕ.

Ішкі энергияның өзгеруі

The ішкі энергия бөлшектер жүйелері олардың кеңістіктегі орналасуына немесе сатып алынған пішініне қарамастан өзгеруі мүмкін (сұйықтар мен газдар жағдайында). Мысалы, бөлшектердің тұйық жүйесіне жылуды енгізген кезде, тұтастың ішкі энергиясына әсер ететін жылу энергиясы қосылады.

Бірақ соған қарамастан, ішкі энергия акүй функциясы, яғни ол материяның екі күйін байланыстыратын вариацияға емес, оның бастапқы және соңғы күйіне қатысады. Сондықтан берілген циклдегі ішкі энергияның өзгеруін есептеу әрқашан нөлге тең боладыөйткені бастапқы күй мен соңғы күй бірдей.

Бұл вариацияны есептеуге арналған тұжырымдамалар:

ΔU = U_B - НЕМЕСЕ_TO, онда жүйе А күйінен В күйіне өтті.

ΔU = -W, W жүйенің кеңеюіне және оның ішкі энергиясының төмендеуіне әкелетін механикалық жұмыс мөлшері орындалатын жағдайларда.

ΔU = Q, біз ішкі энергияны көбейтетін жылу энергиясын қосатын жағдайларда.

ΔU = 0, ішкі энергияның циклдік өзгеруі жағдайында.

Осы жағдайлардың барлығын және басқаларын жүйеде энергияны сақтау принципін сипаттайтын теңдеумен қорытындылауға болады:

ΔU = Q + W

Ішкі энергияның мысалдары

1. Батареялар. Зарядталған аккумуляторлардың корпусында ішкі энергия пайдалы химиялық реакциялар ішіндегі қышқылдар мен ауыр металдар арасында. Аталған ішкі энергия оның электрлік жүктемесі аяқталған кезде үлкен болады және оны тұтынған кезде аз болады, бірақ қайта зарядталатын батареяларда бұл қуатты розеткадан электр қуатын қосу арқылы қайта арттыруға болады.
2. Сығылған газдар. Газдар құрамындағы сыйымдылықтың жалпы көлемін алуға бейім екенін ескерсек, олардың ішкі энергиясы өзгеріп отырады, өйткені кеңістіктің мөлшері көбірек болады және аз болғанда көбейеді. Осылайша, бөлмеде таратылған газдың ішкі энергиясы аз болады, егер оны цилиндрде сығып алсақ, онда оның бөлшектері өзара тығыз әрекеттесуге мәжбүр болады.
3. Заттың температурасын жоғарылатыңыз. Егер біз температураны, мысалы, бір грамм су мен бір грамм мыс температурасын, 0 ° C температурасында жоғарылататын болсақ, онда зат бірдей мөлшерде болғанымен, мұзға жалпы энергияның көп мөлшері қажет болатынын байқаймыз қажетті температураға жету үшін. Себебі оның меншікті жылуы жоғары, яғни оның бөлшектері мысқа қарағанда енгізілген энергияны аз қабылдайды, оның ішкі энергиясына жылуды әлдеқайда баяу қосады.
4. Сұйықтықты шайқаңыз. Біз қантты немесе тұзды суда еріткенде немесе ұқсас қоспаларды көтергенде, ерітуге ықпал ету үшін сұйықтықты аспаппен шайқаймыз. Бұл біздің әрекетімізбен қамтамасыз етілген жұмыс мөлшерін (W) енгізу арқылы өндірілетін жүйенің ішкі энергиясының жоғарылауымен байланысты, бұл қатысатын бөлшектер арасында үлкен химиялық реактивтілікке мүмкіндік береді.
5. Бусу. Суды қайнатқаннан кейін, будың ыдыстағы сұйық суға қарағанда ішкі энергиясы көп екенін байқаймыз. Себебі, бірдей болғанымен молекулалар (қосылыс өзгерген жоқ), физикалық түрлендіруді бастау үшін біз суға оның бөлшектерінің көбірек қозуын тудыратын белгілі бір мөлшерде калориялы энергия (Q) қостық.

Энергияның басқа түрлері