Du ser startmissilen. Hon gör ett jobb - väcker astronauter och frakt. Den kinetiska energikällan ökar, Eftersom raketen är betygsatt blir mer och mer hastighet. Potentiell raketenergi ökar också Sedan hon stiger mer och över jorden. Följaktligen är summan av dessa energier, det vill säga Mekanisk energi raket, ökar också.

Vi kommer ihåg att när kroppen utförs, minskar dess energi. Raketen gör dock arbete, men dess energi minskar inte, men ökar! Vad är motsägelse närvaro? Det visar sig att förutom mekanisk energi finns det en annan typ av energi - inre energi. Det beror på minskningen av den interna energin i den förbränningsbränsle raketen begår mekaniskt arbete Och ökar dessutom sin mekaniska energi.

Inte bara gorry, men också varm Organ har intern energi, vilket är lätt att förvandlas till mekaniskt arbete. Vi upplever. Vi värmer i kokande vatten och sätts på en tennlåda fäst vid tryckmätaren. När luften i lådan kommer upp, börjar vätskan i tryckmätaren att röra sig (se figur).

Utvidgning av luft utför över flytande arbete. På grund av energin, händer detta? Naturligtvis på grund av Giri inre energi. Följaktligen ser vi i den här erfarenheten Vänder kroppens inre energi till mekaniskt arbete. Observera att Giri mekaniska energi inte ändras i denna erfarenhet - det är hela tiden lika med noll.

Så, inre energi - Det här är en sådan kroppsenergi, på grund av vilket mekaniskt arbete som kan uppstå, samtidigt som den inte orsakar den mekaniska energin i denna kropp.

Den inre energin hos någon kropp beror på uppsättningen orsaker: släktet och tillståndet för dess substans, massa och temperatur i kroppen och andra. Alla kroppar har intern energi: stor och liten, varm och kall, solid, flytande och gasformig.

Intern energi kan enkelt användas om en persons behov, figurativt sett, heta och brännbara ämnen och tel. Dessa är olja, gas, kol, geotermiska källor nära vulkaner och så vidare. Dessutom, i XX-talet, lärde en person hur man använder den inre energin hos de så kallade radioaktiva ämnena. Detta, till exempel uran, plutonium och andra.

Ta en titt på den högra sidan av systemet. I populär litteratur, termisk, kemisk, elektrisk, kärnvapen (nukleär) och andra typer av energi nämns ofta. Alla som regel är sorter av intern energi, eftersom det på grund av dem kan mekaniskt arbete utföras, utan att orsaka minskningen av mekanisk energi. Vi kommer att överväga begreppet intern energi mer detaljerat med ytterligare studier av fysik.

Energi är en vanlig åtgärd av olika former av materiell. Följaktligen skiljer formerna av materiel mellan de typer av energi - mekanisk, elektrisk, kemisk etc. Varje termodynamiskt system i vilket tillstånd som helst har viss reserv av energi, vars existens bevisades av R. Clausius (1850) och fick namnet på intern energi.

Inre energi (U) är energin hos alla typer av rörelse av mikropartiklar som utgör systemet och energin i deras interaktion mellan dem.

Den inre energin består av den translationella, rotations- och oscillerande rörelse av partiklar, energi av intermolekylära och intramolekylära, intraindustriella och intracereriska interaktioner etc.

Energi av intramolekylär interaktion, d.v.s. Energin av interaktionen av atomer i molekylen kallas ofta kemisk energi . Ändring av denna energi sker i kemiska omvandlingar.

För termodynamisk analys är det inte nödvändigt att veta från vilket handlingsformer i frågan där det finns en intern energi.

Leverans av intern energi beror endast på systemets tillstånd. Följaktligen kan den interna energin betraktas som en av deras egenskaper hos detta tillstånd i nivå med sådana värden som tryck, temperatur.

Varje tillstånd av systemet motsvarar ett strikt definierat värde av var och en av dess egenskaper.

Om det homogena systemet i det ursprungliga tillståndet har volym V 1, tryck P 1, temperatur T 1, intern energi U 1, specifik elektrisk ledningsförmåga æ 1 etc. och i det ändliga tillståndet är dessa egenskaper lika med V2, P 2, T 2, U 2, æ 2, etc., förändringen i varje egenskap vid byte av systemet från det ursprungliga tillståndet till sluten kommer att vara densamma, oavsett hur systemet flyttar från ett tillstånd till ett annat: första, andra eller tredje (ris. 1,4).

Fikon. 1.4 Oberoende av systemets egenskaper från vägen för övergången

från det vanliga tillståndet till en annan

De där. (U 2 - U 1) I \u003d (U 2 - U 1) II \u003d (U 2 - U 1) III (1,4)

Var är siffrorna I, II, III, etc. Ange processens vägar. Om systemet från det ursprungliga tillståndet (1) i finalen (2) växlar till en väg, och från finalen i början - på den andra vägen, d.v.s. En cirkulär process (cykel) utförs, förändringen i varje egenskap hos systemet kommer att vara noll.

Således beror förändringen i systemets statusfunktion inte på processens väg och beror endast på systemets ursprungliga och ände. Den oändligt små förändringen i systemets egenskaper är vanligtvis differentiellt tecken D. Till exempel är du en oändlig liten förändring i intern energi etc.

Energiutbytesform

I enlighet med olika former av materiell och olika typer av energi finns det olika former av energibyte (energiöverföring) - former av interaktion. Termodynamiska undersöker två former av energibyte mellan systemet och miljön. Detta är arbete och värme.

Arbete.Den mest visuella formen av energibyte är ett mekaniskt arbete som motsvarar den mekaniska formen av materie. Den produceras när kroppen flyttas under verkan av mekanisk styrka. I enlighet med andra former av rörelse av materia särskiljs andra typer av arbete: elektrisk, kemisk etc. Arbetet är en form av överföring av en beställd, organiserad rörelse, eftersom vid utförandet av kroppen, rör sig kroppspartiklarna organiserade i en riktning. Till exempel, utför arbete vid utökning av gas. Gasmolekyler i cylindern under kolven är i kaotisk, oordnad rörelse. När gasen börjar flytta kolven, det vill säga att göra ett mekaniskt arbete, kommer en organiserad rörelse att åläggas den oregelbundna rörelsen av gasmolekyler: alla molekyler mottar viss förskjutning i riktningen av kolvens rörelse. Elektriskt arbete är också associerat med den organiserade rörelsen i en viss riktning av laddade partiklar av material.

Eftersom arbetet är ett mått på överförd energi mäts dess mängd i samma enheter som energi.

Värme. Formen på energiutbytet som motsvarar den kaotiska rörelsen av mikropartiklar som utgör systemet kallas värmeväxling, och mängden energi som sänds under värmeväxling kallas värme.

Värmeväxlingen är inte associerad med en förändring i kroppens position som utgör det termodynamiska systemet och består i direkt energiöverföring av molekyler av en kropp av molekylerna av den andra under deras kontakt.

F redust det isolerade kärlet (system) separeras i två delar med en värmeledande partition av (fig 1,5). Antag att i båda delar av kärlet är gas.

Fikon. 1,5. Till begreppet värme

I den vänstra halvan av kärlet, temperaturen på gasen T 1 och i höger 2. Om t 1\u003e t 2, då den genomsnittliga kinetiska energin ( ) Gasmolekyler på den vänstra sidan av kärlet, det kommer att finnas mer mellankinetisk energi ( ) I den högra halvan av fartyget.

Som ett resultat av kontinuerliga kollisioner av molekyler kring partitionen i den vänstra halvan av kärlet, sänds skiljemolekylerna. Molekylerna av gas beläget i den högra halvan av kärlet, som vetter mot partitionen, kommer att förvärva en del av energin från dess molekyler.

Som ett resultat av dessa sammandrabbningar kommer den kinetiska energin hos molekylerna i den vänstra halvan av kärlet att minska och i höger ökning. Temperaturerna T 1 och T 2 kommer att justeras.

Eftersom värmen är en mätning energi mäts dess nummer i samma enheter som energi. Värmeväxling och arbete är således former av energibyte och mängden värme och mängden drift är åtgärder av den överförda energin. Skillnaden mellan dem är att värmen är en form av överföring av den mikrofysiska, oordnade rörelsen av partiklar (och följaktligen energin hos denna rörelse) och arbetet är formen av energiöverföring av en beställd, organiserad materies rörelse .

Ibland säger de: värmen (eller arbetet) levereras eller tas bort från systemet, och det bör förstås att det ska levereras och värmen och arbetet ges, och energi är därför inte nödvändigt att använda denna typ av Uttryck som "värmeförsörjning" eller "värme innehåller".

Eftersom formen av energibytet (former av interaktion) av systemet med miljö, värme och arbete inte kan associeras med något specifikt tillstånd i systemet, kan de inte vara dess egenskaper, och därför funktionerna i dess tillstånd. Det innebär att om systemet passerar från det ursprungliga tillståndet (1) till de slutliga (2) olika vägarna, kommer värmen och arbetet att ha olika värden för olika övergångsbanor (bild 1.6)

Den slutliga mängden värme och arbete betecknas med Q och A och oändligt små värden enligt AQ och AA. Värdena på Δq och ΔA, i motsats till du, är inte en fullständig skillnad, eftersom Q och A är inte statusfunktioner.

När processen med processen är förutbestämd, kommer arbetet och värmen att förvärva egenskaper hos systemstatusfunktionerna, d.v.s. Deras numeriska värden bestäms endast av systemets ursprungliga och ände.

Inre energi- Detta är energi av rörelse och interaktion mellan molekyler.

Den kinetiska energin hos alla molekyler, av vilka kroppen består och den potentiella energin hos deras interaktion utgör inre kroppsenergi.

När kroppen är stoppad upphör den mekaniska rörelsen, men den oordnade (termiska) rörelsen hos dess molekyler förbättras. Mekanisk energi vänder sig till kroppens inre energi

Inre energi Beror på kroppstemperaturen, ämnets aggregerade tillstånd och andra faktorer.

Kroppens inre energi beror inte på kroppens mekaniska rörelse eller på denna kropps position i förhållande till andra kroppar.

Om vi \u200b\u200bbetraktar den kinetiska och potentiella energin hos en molekyl, är detta ett mycket litet värde, eftersom molekylens massa är liten. Eftersom kroppen innehåller ett flertal molekyler, kommer kroppens inre energi, lika med mängden energier av alla molekyler, att vara stor.

Metoder för att ändra intern energi

Med ökande temperatur ökar kroppens inre energi, eftersom den genomsnittliga hastigheten för rörelsen hos molekylerna i denna kropp ökar. Med en temperatur minskning, tvärtom minskar kroppens inre energi.

Erfarenhet: Om du värmer flaskan med en gummipropp, kommer pluggen att flyga ut efter ett tag.

Således förändras kroppens inre energi när rörelsens hastighet av molekyler förändras.

Intern energi kan ändras på två sätt:

1) göra mekaniskt arbete. Interna energi ökar, om arbetet görs över kroppen och minskar om kroppen gör jobbet.

2) Genom värmeöverföring (värmeledningsförmåga, konvektion, strålning). Om kroppen ger värme, minskar den interna energin, och om det tar värme ökar det.

Typer av värmeöverföring. Experiment som illustrerar typerna av värmeöverföring. Värmeöverföring i natur, teknik, mekanik.

Värmeöverföring (värmeöverföring) - Det här är processen att ändra intern energi, som inträffar utan att utföra arbete.

1)

Värmeledningsförmåga - Typ av värmeöverföring, där energin sänds från en kropp till en annan när den kontaktas eller från en del till en annan. Olika ämnen har olika värmeledningsförmåga. Den termiska ledningsförmågan hos metallerna är stor, i vätskor - mindre, gaserna är låga. Med värmeledningsförmåga överförs inte ämnet.

2) Konvektion- Typ av värmeöverföring, där energin överförs av strålkastare och vätska. Det finns två typer av konvektion: naturlig och tvungen. Det finns ingen konvektion i fasta ämnen, eftersom deras partiklar inte har stor rörlighet. Många manifestationer av konvektion finns i en persons natur och liv. Konvektion finner också användning i tekniken.


3) Strålning - Typ av värmeöverföring, där energin överförs av elektromagnetiska vågor. Kroppar med en mörk yta absorberas bättre och utsläpps energi än kroppar som har en ljus yta. Den används i praktiken.

* Med värmeväxling är antalet avtagbara värme lika med modulen av numret av den erhållna värmen, eller deras mängd är noll. Detta kallas värmebalansnivå.

Den inre energin hos vilken kropp som helst är förknippad med partiklarnas rörelse och tillstånd (molekyler, atomer) av substansen. Om kroppens fulla energi är känd, kan den inre hittas, med undantag av hela kroppens fulla rörelse som ett makroskopiskt föremål, såväl som energin av interaktionen mellan denna kropp med potentiella fält.

Dessutom innehåller inre energi energi av oscillationer av molekyler och den potentiella energin av intermolekylär interaktion. Om vi \u200b\u200bpratar om den perfekta gasen, ger huvudbidraget till den interna energin den kinetiska komponenten. Komplett intern energi är lika med summan av energier av enskilda partiklar.

Såsom är känt beror den kinetiska energin hos den överskriftsrörelse av materialpunkten, som simulerar substansens partikel, starkt på dess rörelsehastighet. Det är också värt att notera att energin av oscillerande och roterande rörelser beror på deras intensitet.

Rekompricera från molekylärfysikformeln för den inre energin hos den ideala osomiska gasen. Det uttrycks genom summan av de kinetiska komponenterna i alla partiklar av gas, som kan vara medelvärde. Genomsnittlig i alla partiklar leder till ett uttryckligt beroende av den interna energin på kroppstemperaturen, liksom på antalet grader av partiklar.

I synnerhet för en nominell idealgas, vars partiklar endast har tre grader av translationell rörelse, visar den inre energin vara direkt proportionell mot Boltzmanns tre andra verk och temperatur.

Temperaturberoende

Så, den inre energin i kroppen visar faktiskt den kinetiska energin hos partiklarna. För att förstå vad som är anslutningen av denna energi med temperaturen är det nödvändigt att bestämma den fysiska betydelsen av temperaturvärdet. Om du värmer fartyget fyllt med gas och har mobila väggar, kommer dess volym att öka. Detta tyder på att trycket inuti har ökat. Gastryck skapas genom att blåsa partiklar på kärlväggen.

När trycket har ökat betyder det att slagkraften ökade, vilket indikerar tillväxthastigheten för molekyler. Således ledde en ökning av gastemperaturen en ökning av rörelsehastigheten för molekyler. Detta är temperaturens väsen. Nu blir det klart att ökningen av temperaturen som leder till en ökning av partikelrörelsens hastighet medför en ökning av den kinetiska energin hos den intramolekylära rörelsen och därmed en ökning av den inre energin.

Inre energi - Det viktigaste villkoret för existensen och egenskaperna hos alla kroppar som lever och livlig natur. För att bestämma dess betydelse för att organisera livet på vår planet, kom ihåg de grundläggande fysiska begreppen av termiska högtalare.

Makroskopiska kroppar består av rörliga och interagerande partiklar: molekyler, atomer, joner. I sin tur består atomer och kärnor av atomer av rörliga och interagerande partiklar.

Som ni vet har rörliga kroppar kinetisk energi, därför partiklar (molekyler, atomer, joner), av vilka ämnet består också, ägs också rörelseenergi.

De interaktiva organen har energi av interaktion eller potentiell energi. Eftersom partiklarna av substans interagerar är bland dem, har de potentiell energi.

Följaktligen är partiklar från vilka makroskopiska kroppar består av kinetisk och potentiell energi, deras summa och det finns inre energi Makroskopiskt system.

Inre energi (U.) Makroskopiskt system kallar mängden kinetisk energi (E. K) rörelserna av komponenterna i dess cha stitz (molekyler, atomer, joner) och potentiell energi (E. N) deras interagerar:U \u003d.E k +.E p.

Enheten för mätning av intern energi är Joule (1 j).

Den interna energin tillhör rörelsen och interaktionen mellan partiklar som är en del av atomer och kärnans kärnor, men i mig Föreledda fysik, hanterar de processer som uppstår med inte för höga temperaturer och är inte associerade med omvandlingen av ämnet. I dessa processer förändras inte intransatimt och intern stapelenergi.

Inre energi, såväl som temperatur, tryck och volym ( termodynamiska parametrar), kännetecknar systemets tillstånd. När kroppen ändras ändras, förändras det interna energivärdet.

Som du vet är kroppens kinetiska energi direkt proportionell mot kvadraten i sin hastighet. Eftersom molekyler har olika hastigheter och därmed olika kinetiska energier, kännetecknas deras ugglinchiness av medellång kinetisk energi, som är direkt proportionell mot det genomsnittliga kvadraten av rörets rörelsehastighet:

Ėk. \u003d M 0 v 2 / 2. Material från plats.

Eftersom kroppstemperaturen är direkt proportionell mot den genomsnittliga kinetiska energin hos komponenterna i dess partiklar beror kroppens interna energi på sin temperatur och förändringen i den inre energin kan bedömas genom att byta kroppstemperatur.

Kroppens inre energi beror på sitt sammanlagda tillstånd. Så det är mer vid examensången än vattnet i samma massa vid samma temperatur. Detta förklaras av skillnaden i den potentiella energin av interaktionen mellan ång- och vattenmolekyler.

Intern energi beror på kroppens deformation: den är mer i den formade kroppen än den odeformerade.

Man bör komma ihåg att kroppens interna energi inte beror på sin rörelse som helhet och på sin position i rymden. Således är värdena för den inre energin vid bollen som ligger på golvet och höjningen på en viss höjd samma med samma andra förhållanden.

Frågor om detta material: