21. Вн. Енергія. Способи зміни вн.Енергії. Теплота і робота

Вн́утрішня ене́ргія тіла (позначається як E або U) — повна енергія термодинамічної системи за винятком її кінетичної енергії як цілого і потенціальної енергії тіла в полі зовнішніх сил. Внутрішня енергія складається з кінетичної енергії хаотичного руху молекул, потенціальної енергії взаємодії між ними і внутрішньомолекулярної енергії.

Внутрішня енергія є однозначною функцією рівноважного стану системи. Це означає, що кожний раз, коли система опиняється в даному рівноважному стані, її внутрішня енергія приймає властиве цьому стану значення, незалежно від передісторії системи. Отже, зміна внутрішньої енергії при переході з одного стану в інший буде завжди дорівнювати різниці значень в цих станах, незалежно від шляху, по якому здійснювався перехід.

• існують два способи зміни внутрішньої енергії: 1) шляхом виконання механічної роботи; 2) шляхом теплообміну.

що зміна внутрішньої енергії тіла завжди відбувається за рахунок енергії інших тіл: при виконанні роботи — за рахунок механічної енергії; при теплообміні — за рахунок зміни внутрішньої енергії.

• Отже, у процесі теплообміну кількість теплоти може передаватися від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Наприклад, від батареї водяного опалення нагрівається повітря у квартирі. Вид теплообміну, обумовлений передачею енергії від одноготіла до іншого або від одних частин тіла до інших у результаті теплового руху й взаємодії частинок, називають теплопровідністю.

Найбільш відмітна властивість теплопровідності: при цьому процесі не відбувається переносу речовини.

• Конвекція — явище перенесення тепла в рідинах, газах або сипких середовищах потоками самої речовини (неважливо, вимушено або мимоволі). Існує так звана природна конвекція, яка виникає в речовині мимоволі при його нерівномірному нагріванні в полі тяжіння. Вид теплообміну, обумовлений перенесенням теплоти шляхом випромінювання, називають випромінюванням.

Випромінюють енергію не тільки світні тіла: піднесіть руку до нагрітої праски знизу, і ви відчуєте таке саме тепло, як від лампи накалювання. І в цьому випадку теплообмін відбувається завдяки випромінюванню.

В термодинамических процессах изменяется только кинетическая энергия движущихся молекул (тепловой энергии недостаточно, чтобы изменить строение атома, а тем более ядра). Следовательно, фактически под внутренней энергией в термодинамике подразумевают энергию теплового хаотического движения молекул.

Внутренняя энергия U является функцией состояния системы, независимо от предыстории.

       Понятно, что в общем случае термодинамическая система может обладать как внутренней, так и механической энергией, и разные системы могут обмениваться этими видами энергии.

       Обмен механической энергией характеризуется совершенной работой А, а обмен внутренней энергией – количеством переданного тепла Q.