Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Внутренняя энергия

Внутренняя энергия, энергия тела, зависящая только от его внутреннего состояния. Понятие внутренней энергии объединяет все виды энергии тела, за исключением энергии его движения как целого и потенциальной энергии, которой тело может обладать, если оно находится в поле каких-нибудь сил (например, в поле сил тяготения).

  Понятие внутренней энергии ввёл У. Томсон (1851), определив изменение внутренней энергии (DU) тела (физической системы) в каком-нибудь процессе как алгебраическую сумму количества теплоты Q которой система обменивается в ходе процесса с окружающей средой, и работы А, совершённой системой или произведённой над ней:

DU = Q - A                          (1)

  Принято считать работу А положительной, если она производится системой над внешними телами, а количество теплоты Q положительным, если оно передаётся системе. Уравнение (1) выражает первое начало термодинамикизакон сохранения энергии в применении к процессам, в которых происходит передача теплоты.

  Согласно закону сохранения энергии, внутренняя энергия является однозначной функцией состояния физической системы, т. е. однозначной функцией независимых переменных, определяющих это состояние, например, температуры Т и объёма V или давления р. Хотя каждая из величин (Q и A) зависит от характера процесса, переводящего систему из состояния с внутренней энергией U1 в состояние с энергией U2, однозначность внутренней энергии приводит к тому, что DU определяется лишь значениями внутренней энергии в начальном и конечном состояниях: DU = U2 — U1. Для любого замкнутого процесса, возвращающего систему в первоначальное состояние (U2 = U1), изменение внутренней энергии равно нулю и Q = А (см. Круговой процесс).

  Изменение внутренней энергии системы в адиабатном процессе (при отсутствии теплообмена с окружающей средой, т. е. при Q = 0) равно работе, производимой над системой или произведённой системой.

  В случае простейшей физической системы — идеального газа — изменение внутренней энергии, как показывает кинетическая теория газов, сводится к изменению кинетической энергии молекул, определяемой температурой (см. Газы). Поэтому изменение внутренней энергии идеального газа (или близких к нему по свойствам газов с малым межмолекулярным взаимодействием) определяется только изменением его температуры (закон Джоуля). В физических системах, частицы которых взаимодействуют между собой (реальные газы, жидкости, твёрдые тела), внутренняя энергия включает также энергию межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий. Внутренняя энергия таких систем зависит как от температуры, так и от давления (объёма).

  Экспериментально можно определить только прирост или убыль внутренней энергии в физическом процессе (за начало отсчёта можно взять, например, исходное состояние). Методы статистической физики позволяют, в принципе, теоретически рассчитать внутреннюю энергию физической системы, но также лишь с точностью до постоянного слагаемого, зависящего от выбранного нуля отсчёта.

  В области низких температур с приближением к абсолютному нулю (—273,16°С) внутренняя энергия конденсированных систем (жидких и твёрдых тел) приближается к определённому постоянному значению U 0, становясь независимой от температуры (см. Третье начало термодинамики). Значение U 0 может быть принято за начало отсчёта внутренней энергии.

  Внутренняя энергия относится к числу основных термодинамических потенциалов (см. Потенциалы термодинамические). Изменение внутренней энергии при постоянных объёме и температуре системы характеризует тепловой эффект реакции, а производная внутренней энергии по температуре при постоянном объёме определяет теплоёмкость системы.

 

  Лит. см. при ст. Потенциалы термодинамические.

  А. А. Лопаткин.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн