Belső energia

Tartalom

• Belső energiaváltozás
• Példák a belső energiára
• Egyéb energiafajták

Az belső energiaa termodinamika első alapelve szerint ez úgy értendő, mint ami a részecskék véletlenszerű mozgásához kapcsolódik egy rendszeren belül. Abban különbözik a mozgó tárgyakhoz társított makroszkopikus rendszerek rendezett energiájától, hogy a tárgyak által mikroszkopikus és molekuláris skálán tárolt energiára utal.

Így, Egy tárgy lehet teljesen nyugalomban, és hiányzik a látszólagos energia (sem potenciális, sem kinetikus), és mégis mozgó molekulák melegágya lehet, másodpercenként nagy sebességgel haladva. Valójában ezek a molekulák vonzani fogják és taszítják egymást kémiai állapotuktól és mikroszkopikus tényezõiktõl függõen, annak ellenére, hogy szabad szemmel nincs megfigyelhetõ mozgás.

A belső energiát kiterjedt mennyiségnek tekintik, vagyis az adott részecskerendszer anyagmennyiségéhez kapcsolódnak. Jól magában foglalja az energia minden más formáját egy adott anyag atomjaiban található elektromos, kinetikai, kémiai és potenciál.

Ezt a fajta energiát általában a jel képviseli VAGY.

Belső energiaváltozás

Az belső energia a részecskerendszerek térbeli helyzetétől vagy megszerzett alakjától függetlenül változhatnak (folyadékok és gázok esetében). Például, amikor a hőt egy részecskék zárt rendszerébe vezetjük, hőenergiát adunk hozzá, amely hatással lesz az egész belső energiájára.

Mindazonáltal, a belső energia aállapotfüggvény, vagyis nem az anyag két állapotát összekötő variációra vonatkozik, hanem annak kezdeti és végső állapotára. Ezért a belső energia változásának kiszámítása egy adott ciklusban mindig nulla leszmivel a kezdeti és a végső állapot egy és ugyanaz.

A variáció kiszámítására szolgáló formulák a következők:

ΔU = U_B - VAGY_{NAK NEK}, ahol a rendszer A állapotból B állapotba került.

ΔU = -W, olyan esetekben, amikor egy bizonyos mennyiségű W mechanikai munkát végeznek, ami a rendszer tágulását és belső energiájának csökkenését eredményezi.

ΔU = Q, azokban az esetekben, amikor olyan hőenergiát adunk hozzá, amely növeli a belső energiát.

ΔU = 0, a belső energia ciklikus változásai esetén.

Mindezeket és más eseteket összefoglalhatjuk egy olyan egyenletben, amely leírja a rendszer energiatakarékosságának elvét:

ΔU = Q + W

Példák a belső energiára

1. Elemek. A feltöltött akkumulátorok testében egy használható belső energia van elhelyezve, köszönhetően a kémiai reakciók a benne lévő savak és nehézfémek között. Az említett belső energia nagyobb lesz, amikor elektromos terhelése teljes, és kevesebb, ha elfogyasztotta, bár újratölthető akkumulátorok esetében ez az energia ismét növelhető azáltal, hogy áramot vezet a konnektorból.
2. Sűrített gázok. Figyelembe véve, hogy a gázok általában a tartály teljes térfogatát foglalják el, amelyben vannak, mivel belső energiájuk változni fog, mivel ez a térmennyiség nagyobb, és növekszik, ha kevesebb. Így egy helyiségben diszpergált gáznak kevesebb belső energiája van, mintha egy hengerbe tömörítenénk, mivel részecskéi szorosabban kénytelenek lesznek kölcsönhatásba lépni.
3. Növelje az anyag hőmérsékletét. Ha például egy gramm víz és egy gramm réz hőmérsékletét megemeljük, mindkettő 0 ° C-os bázishőmérsékleten, akkor észrevesszük, hogy annak ellenére, hogy azonos mennyiségű anyagot tartalmaz, a jég nagyobb mennyiségű teljes energiát igényel hogy elérje a kívánt hőmérsékletet. Ennek az az oka, hogy fajlagos hője magasabb, vagyis részecskéi kevésbé fogékonyak a bejövő energiára, mint a rézé, és sokkal lassabban adják hozzá a hőt belső energiájához.
4. Rázzon fel egy folyadékot. Amikor cukrot vagy sót feloldunk vízben, vagy hasonló keverékeket támogatunk, akkor a folyadékot általában egy eszközzel rázzuk fel a nagyobb oldódás elősegítése érdekében. Ennek oka a rendszer belső energiájának növekedése, amelyet a cselekvésünk által biztosított munka mennyiségének (W) bevezetése eredményez, ami nagyobb kémiai reaktivitást tesz lehetővé az érintett részecskék között.
5. Gőzvízből. Miután felforrt a víz, észrevesszük, hogy a gőz nagyobb belső energiával rendelkezik, mint a tartályban lévő folyékony víz. Ennek oka, hogy annak ellenére, hogy ugyanaz molekulák (a vegyület nem változott), a fizikai átalakulás kiváltásához bizonyos mennyiségű kalória energiát (Q) adtunk a vízhez, nagyobb részecskék felkavarását váltva ki.

Egyéb energiafajták