В жидкостях и твердых телах при повышении температуры твердой или жидкой области ее частицы начинают вибрировать более интенсивно. Конкурируя с соседними частицами с более низкой температурой, эти частицы переносят часть энергии на себя, и температура этой области повышается.
Формула внутренней энергии
Внутренняя энергия тела (системы) — это энергия, связанная со всеми видами движений и взаимодействий частиц тела (системы), включая энергетические взаимодействия и сложные движения частиц.
Из вышесказанного следует, что кинетическая энергия системы масс системы и потенциальная энергия системы, вызванная действием внешних сил, не считаются внутренней энергией. Это энергия, которая зависит только от термодинамического состояния системы.
Внутренняя энергия обычно обозначается буквой U. Бесконечные изменения обозначаются буквой DU. Если внутренняя энергия системы увеличивается соответственно, то говорят, что DU положительна соответственно. Если внутренняя энергия уменьшается, то внутренняя энергия отрицательна.
Внутренняя энергия системы тел равна сумме внутренних действий отдельных тел и энергетических взаимодействий между телами в системе.
Внутренняя энергия является функцией состояния системы. Это означает, что изменение внутренней энергии системы при переходе системы из одного состояния в другое не зависит от способа перехода системы (типа термодинамического процесса при переходе) и конечного и исходного состояния:.
Для циклических процессов общее изменение внутренней энергии системы равно нулю.
Для систем, в которых при макроскопическом покое не возникает никаких внешних сил, внутренняя энергия является общей энергией системы.
Внутренняя энергия может быть определена только до некоторой фиксированной величины (u0) и не может быть определена термодинамическими методами. Однако это не так важно, поскольку термодинамический анализ имеет дело с изменениями внутренней энергии, а не с ее абсолютным значением. Во многих случаях U_0 считается нулевым. В этом случае внутренняя энергия рассматривается как компонент, который изменяется при определенных условиях.
Внутренняя энергия считается ограниченной, и ее предел (внизу) соответствует t = 0k.
Внутренняя энергия идеального газа
Внутренняя энергия идеального газа зависит только от абсолютной температуры при (t) и пропорциональна массе
где cv — эквивариантная теплоемкость газа cv -специальная газовая емкость в процессе ISOCHIAL — $ u _ = \ frac
I — число степеней свободы молекулы идеального газа, V — число молекул газа, r = 8,31 дж/(моль-к) — мировая газовая постоянная.
Первое начало термодинамики
Как известно, первые принципы термодинамики имеют разные формулировки. Одна из формулировок, предложенных К. Каратеодори, говорит о существовании внутренней энергии как компонента полной энергии системы. Масса вещества (mI.) создание конкретной системы: $ u = u \ слева (p, v, Ǿ сумма m_ \ справа)$. В формулировке, данной Каратеодори, внутренняя энергия не является характеристикой независимой переменной.
В наиболее известных формулировках первых принципов термодинамики, таких как формулировка Гельмгольца, внутренняя энергия системы вводится как естественное свойство системы. Поведение системы определяется законом сохранения энергии. Гельмгольц не определяет внутреннюю энергию как функцию конкретных параметров состояния системы.
$ \ дельта u $ — изменение внутренней энергии до процесса балансировки, q — количество, полученное системой во время рассматриваемого процесса, а A — проект, выполненный системой.
В принудительной синагоге проблема работает на насосах или ребрах вентиляторов. Эта синагога используется в условиях недостаточного притяжения. Прочность синагоги зависит от разницы температур между слоями среды и наращивания материала. Синагоги устремляются ввысь. Синагоги — это передача веществ.
«Внутренняя энергия»
Существует два вида механической энергии: кинетическая и динамическая. Сумма кинетической и динамической энергии тела называется общей механической энергией. Это зависит от скорости тела и положения по отношению к телу, с которым оно взаимодействует. Если у тела есть энергия, оно работает. Когда работа завершена, энергия тела изменяется. Ценность проекта равна изменению энергии. («Механическая энергия. Подробнее о механической энергии читайте в обзоре «Законы сохранения энергии»).
Если дно покрыто водой и разбухшее закрыто пробкой, а через некоторое время пробка выскакивает из бутылки, образуя в ней туман. Пробка была выброшена из бутылки, потому что воздух в бутылке действовал с определенной силой. Когда пробка выталкивалась, воздух делал свое дело. Известно, что при наличии энергии организм может функционировать. Поэтому воздух в бутылке обладает энергией.
Когда воздух функционировал, температура падала, и состояние воздуха менялось. Механическая энергия воздуха не изменилась. Скорость и положение по отношению к Земле не изменились. В результате в проекте была пожертвована не механическая энергия, а другой вид энергии. Эта энергия является внутренней энергией воздуха в бутылке.
Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии его молекул и динамической энергии их взаимодействий. Молекулы обладают кинетической энергией (EK), поскольку они находятся в движении, а динамическая энергия (EP) взаимодействует с ними. Внутренняя энергия обозначается буквой u. Единицей внутренней энергии является один джоуль (1 дж). u = джоуль + эн.
Способы изменения внутренней энергии
Внутренняя энергия зависит от температуры молекулы, так как чем выше скорость молекулы, тем выше температура тела. Чтобы превратить твердое состояние в жидкость, например, лед в воду, к твердому телу необходимо приложить энергию. Поэтому внутренняя энергия зависит от общего состояния тела, так как вода имеет больше внутренней энергии, чем лед той же массы.
Внутренняя энергия может быть изменена путем совершения работы. Если по свинцовому объему несколько раз ударить молотком, он может нагреться. В результате его внутренняя энергия и энергия молота увеличилась. Это было связано с работой над объемом свинца.
Когда тело работает само по себе, его внутренняя энергия уменьшается, но когда это делается внутри него, его внутренняя энергия увеличивается.
При наливании кипятка в стакан с холодной водой температура горячей воды понижается, а холодной — повышается. В приведенном выше примере механическая работа не выполняется. Внутренняя энергия тела изменяется при переносе тепла, о чем свидетельствует снижение температуры тела.
Молекулы теплой воды имеют более высокую кинетическую энергию, чем молекулы холодной воды. Молекулы теплой воды при столкновении передают эту энергию молекулам холодной воды, что приводит к увеличению кинетической энергии молекул холодной воды. Кинетическая энергия молекул теплой воды уменьшается.
Теплопередача — это способ изменения внутренней энергии тела путем передачи энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без выполнения какой-либо задачи.
Тепловые двигатели широко используются в энергетическом транспорте и машиностроении (тепловые и атомные электростанции). Использование тепловых двигателей сильно влияет на состояние биосферы Земли. Можно упомянуть следующие вредные факторы
Зависимость внутренней энергии от макроскопических параметров
Установлено, что внутренняя энергия идеального газа зависит от одного параметра: температуры. Внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема, так как потенциальная энергия взаимодействия его молекул равна нулю.
В реальных газах, жидкостях и твердых телах средняя динамическая энергия молекулярных взаимодействий не равна нулю. Действительно, она намного меньше средней кинетической энергии молекул в газах, но сравнима с ней в твердых телах и жидкостях.
Средняя динамическая энергия взаимодействия молекул газа зависит от объема вещества, поскольку объем изменяет среднее расстояние между молекулами. Поэтому внутренняя энергия реального газа в термодинамике обычно зависит от объема V вместе с температурой T.
Значения макроскопических параметров (температура T, объем V и т.д.) уникальным образом определяют состояние тела. Таким образом, они определяют внутреннюю энергию макроскопических объектов.
Внутренняя энергия U макроскопического объекта однозначно определяется этими параметрами состояния объекта (температура и объем). Концепция внутренней энергии является основой термодинамики. Эта энергия зависит от макроскопических параметров (температуры и объема).
Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре.
Внутренняя энергия человека
На сегодняшнем уроке мы расширили наши знания о внутренней энергии. Давайте теперь интегрируем материю и вспомним определение так называемой внутренней энергии. Внутренняя энергия — это энергия тела, которая позволяет телу выполнять механические задачи без уменьшения механической энергии тела.
Мы уже узнали, что внутренняя энергия может зависеть от различных факторов, таких как масса и температура тела, состояние вещества и положение тела по отношению к другим телам.
Внутренняя энергия присутствует в самых разных объектах: больших и маленьких, горячих и холодных, твердых, жидких и газообразных. Без преувеличения можно сказать, что все вокруг нас, все живое и неживое — это энергия. Ведь в переводе с древнегреческого языка термин «энергия» означает силу, действие или власть. Поэтому все, что мы можем видеть, слышать, чувствовать и осязать, является космической энергией.
А теперь давайте поговорим о таком важном свойстве внутренней энергии человека.
Говоря конкретным языком, подобно тому, как в природе существуют водные кольца, так же существуют и энергетические циклы. И если мы посмотрим на человека с этой точки зрения, то его внутренняя энергия зависит от многих вещей. На каждого человека постоянно расходуется его внутренняя энергия, и нам необходимо ее пополнять.
Если посмотреть на человека с точки зрения физики, то он представляет собой живую электростанцию с множеством генераторов в каждой клетке своего тела, постоянно занимающуюся выработкой энергии в организме в виде статического электричества.
Однако очень важно соблюдать баланс между притоком и оттоком энергии. Без этого баланса энергетический обмен затруднен, и у нас либо слишком много энергии, либо очень мало. Поэтому вопросы энергетики очень важны. Наш успех и процветание, а также наше здоровье, что самое главное, зависят от нашей внутренней энергии.
Поэтому, если у нас высокий уровень энергии, у нас лучше здоровье и есть возможность жить полной жизнью.
Однако низкий уровень энергии может вызвать множество проблем в нашем организме и привести к хроническим заболеваниям.
Конечно, избыток внутренней энергии — это нехорошо и может привести к большим повреждениям, разрушению нервов и даже инсультам.
Избыток внутренней энергии должен быть выведен из организма и восполнен новой энергией.
Давайте рассмотрим, что является причиной неконтролируемого потребления энергии.
— Во-первых, наша внутренняя энергия тратится впустую из-за потребления нездоровой пищи — во-вторых, на нашу внутреннюю энергию влияет «низкое кровяное давление» в организме, плохая работа кишечника, плохая экология и недостаток физических упражнений.
Интересно знать
Знаете ли вы, что ваше тело может подавать сигналы, когда в нем накапливается плохая энергия? Получаете ли вы удар током, когда здороваетесь с другим человеком или прикасаетесь к металлическому предмету? Это сигнал тревоги, если вам нужно избавиться от этого действия.
1.Приведите примеры преобразования механической энергии во внутреннюю и наоборот с помощью техники и в быту. 2.Каков естественный размер зависимости внутренней энергии организма? 3. какова внутренняя энергия идеального газа человека?
Где ˉ(m \) — масса тела, ˉ(c \) — специальная теплоемкость, ˉ(t_2 \) — конечная температура тела, а ˉ(t_1 \) — начальная температура тела.
Как измерить внутреннюю энергию?
Внутренняя энергия организма может быть изменена под воздействием внешней среды за счет поступления или выделения тепла q или за счет выполнения работы A. Первый закон термодинамики сообщает о типе u, который необходимо найти.
Можно измерить количество выполненной работы и полученного (или отнесенного) тепла, таким образом, можно определить изменение внутренней энергии.
Рисунок 3.Как изменяется внутренняя энергия.
Молекулярная внутренняя энергия идеального газа
Поскольку идеальный газ — это среда, в которой расстояния между молекулами настолько велики, что они не взаимодействуют, внутренняя энергия газа равна сумме кинетических энергий всех молекул. В этой модели можно найти уравнение для расчета внутренней энергии U.
M — молекулярная масса газа, кг/моль, и
R — глобальная газовая постоянная, R = 8,3144598 Дж / (моль * K).
Из этого уравнения видно, что внутренняя энергия U идеального газа зависит только от температуры.
Такие модели не учитывают реальные физические объекты (газы, жидкости и твердые тела), поскольку необходимо учитывать энергию взаимодействия между частицами. Поэтому она зависит от объема тела.
