Vnitřní energie

Obsah

• Variace vnitřní energie
• Příklady vnitřní energie
• Jiné druhy energie

The vnitřní energiePodle prvního principu termodynamiky je chápán jako vztah spojený s náhodným pohybem částic v systému. Liší se od uspořádané energie makroskopických systémů spojených s pohybujícími se objekty v tom, že odkazuje na energii obsaženou v objektech v mikroskopickém a molekulárním měřítku.

Tak, objekt může být zcela v klidu a postrádat zdánlivou energii (ani potenciální, ani kinetickou), a přesto být v pohybu s pohybujícími se molekulami, pohybující se vysokou rychlostí za sekundu. Ve skutečnosti se tyto molekuly budou navzájem přitahovat a odpuzovat v závislosti na jejich chemických podmínkách a mikroskopických faktorech, i když pouhým okem není pozorovatelný žádný pohyb.

Vnitřní energie je považována za rozsáhlou veličinu, která souvisí s množstvím hmoty v daném částicovém systému. Studna zahrnuje všechny ostatní formy energie elektrický, kinetický, chemický a potenciál obsažený v atomech dané látky.

Tento typ energie je obvykle reprezentován znaménkem NEBO.

Variace vnitřní energie

The vnitřní energie částicových systémů se může lišit bez ohledu na jejich prostorovou polohu nebo získaný tvar (v případě kapalin a plynů). Například při zavádění tepla do uzavřeného systému částic se přidá tepelná energie, která ovlivní vnitřní energii celku.

Ale přesto, vnitřní energie je astavová funkce, to znamená, že se nezabývá variací, která spojuje dva stavy hmoty, ale jejím počátečním a konečným stavem. To je proč výpočet variace vnitřní energie v daném cyklu bude vždy nulovýprotože počáteční stav a konečný stav jsou stejné.

Formulace pro výpočet této variace jsou:

ΔU = U_B - NEBO_NA, kde systém přešel ze stavu A do stavu B.

ΔU = -W v případech, kdy je prováděno určité množství mechanické práce W, což má za následek rozšíření systému a snížení jeho vnitřní energie.

ΔU = Q, v případech, kdy přidáme tepelnou energii, která zvyšuje vnitřní energii.

ΔU = 0, v případě cyklických změn vnitřní energie.

Všechny tyto a další případy lze shrnout do rovnice, která popisuje Princip úspory energie v systému:

ΔU = Q + W

Příklady vnitřní energie

1. Baterie. V těle nabitých baterií je využitelná vnitřní energie díky chemické reakce mezi kyselinami a těžkými kovy uvnitř. Uvedená vnitřní energie bude větší, když je její elektrická zátěž úplná, a méně, když bude spotřebována, i když v případě dobíjecích baterií může být tato energie opět zvýšena zavedením elektřiny ze zásuvky.
2. Stlačené plyny. Vzhledem k tomu, že plyny mají tendenci zabírat celkový objem nádoby, ve které jsou obsaženy, protože jejich vnitřní energie se bude měnit, protože toto množství prostoru je větší a bude se zvětšovat, když bude menší. Plyn rozptýlený v místnosti má tedy méně vnitřní energie, než kdybychom jej stlačili ve válci, protože jeho částice budou nuceny k užší interakci.
3. Zvyšte teplotu hmoty. Pokud zvýšíme teplotu například gramu vody a gramu mědi, a to jak při základní teplotě 0 ° C, všimneme si, že i přes stejné množství hmoty bude led vyžadovat větší množství celkové energie k dosažení požadované teploty. Je to proto, že jeho měrné teplo je vyšší, to znamená, že jeho částice jsou méně vnímavé k zavedené energii než měď a přidávají teplo mnohem pomaleji ke své vnitřní energii.
4. Protřepejte tekutinu. Když rozpouštíme cukr nebo sůl ve vodě nebo podporujeme podobné směsi, obvykle protřepeme kapalinu nástrojem, aby se podpořilo větší rozpuštění. To je způsobeno nárůstem vnitřní energie systému produkovaného zavedením takového množství práce (W), které poskytuje naše působení, což umožňuje větší chemickou reaktivitu mezi zúčastněnými částicemi.
5. Parníz vody. Jakmile se voda vaří, všimneme si, že pára má vyšší vnitřní energii než kapalná voda v nádobě. Je to proto, že přestože jsou stejné molekuly (sloučenina se nezměnila), abychom vyvolali fyzickou transformaci, přidali jsme do vody určité množství kalorické energie (Q), což vyvolalo větší míchání jejích částic.

Jiné druhy energie