Внутренняя энергия, работа и теплота
Любая термодинамическая система обладает кроме механической энергии также и внутренней энергией U, зависящей только от внутреннего состояния системы. Во внутреннюю энергию делают вклад следующие виды энергии: 1)кинетическая энергия хаотического поступательного и вращательного движения молекул; 2)кинетическая и потенциальная энергия колебаний атомов в молекулах; 3)потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия; 4)энергия электронных оболочек атомов и ионов; 5)внутриядерная энергия. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния термодинамической системы, т. е. не зависит от того, каким образом система пришла в это состояние. Подобно потенциальной энергии в механике внутренняя энергия может быть определена только с точностью до произвольной постоянной. Однако в термодинамических расчетах это несущественно, поскольку в них определяются только изменения внутренней энергии. Поэтому под внутренней энергией обычно понимают только те ее составляющие, которые изменяются в рассматриваемых процессах. Например, для идеального газа под внутренней энергией будем подразумевать суммарную кинетическую энергию теплового движения всех молекул. Изменение внутренней энергии может происходить в результате двух процессов: 1) совершения работы самой системой или внешними силами над ней; 2) теплообмена. Если отсутствуют внешние силовые поля, то работа может быть совершена только при изменении объема системы. Например, при расширении газа, находящегося в цилиндре с подвижным поршнем (см. рис.) элементарная работа, совершенная газом, будет равна , где dV - приращение объема газа. При расширении dV>0, поэтому работа газа положительна, при сжатии dV<0 и работа газа отрицательна, т. е. работу совершают внешние силы над газом. Полная работа, совершаемая системой, равна и имеет простую геометрическую интерпретацию. Она численно равна площади под графиком процесса в координатах p, V (см. рис.). Поскольку давление при изменении объема может меняться по-разному, полная работа будет зависеть от способа перехода из начального состояния 1 в конечное 2. Теплообменом называется процесс обмена тел внутренними энергиями, не сопровождающийся совершением работы. Энергия, переданная в результате теплообмена, называется количеством теплотыQ. Понятия теплоты и работы не являются функциями состояния системы, они имеют смысл только в связи с процессом изменения состояния системы.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (999)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |