Qual è il modo per aumentare l'energia interna. Energia interna e modi per cambiarla

Qualsiasi corpo macroscopico ha energia a causa del suo microstato. Questo energia chiamato interno(indicato u). È uguale all'energia del movimento e dell'interazione delle microparticelle che compongono il corpo. Così, Energia interna gas ideale consiste nell'energia cinetica di tutte le sue molecole, poiché la loro interazione in questo caso può essere trascurata. Pertanto esso Energia interna dipende solo dalla temperatura del gas ( u~T).

Il modello del gas ideale presuppone che le molecole siano a una distanza di diversi diametri l'una dall'altra. Pertanto, l'energia della loro interazione è molto inferiore all'energia del movimento e può essere ignorata.

Nei gas, liquidi e solidi reali, l'interazione delle microparticelle (atomi, molecole, ioni, ecc.) non può essere trascurata, poiché ne influenza in modo significativo le proprietà. Pertanto, il loro Energia interna consiste nell'energia cinetica del moto termico delle microparticelle e nell'energia potenziale della loro interazione. La loro energia interna, a parte la temperatura T, dipenderà anche dal volume V, poiché una variazione di volume influisce sulla distanza tra atomi e molecole e, di conseguenza, sull'energia potenziale della loro interazione reciproca.

Energia interna è una funzione dello stato del corpo, che è determinato dalla sua temperaturaTe volume V.

Energia interna determinato unicamente dalla temperaturaT e volume corporeo V che ne caratterizzano lo stato:U=u(TV)

Per cambiare l'energia interna corpi, è necessario modificare effettivamente o l'energia cinetica del movimento termico delle microparticelle, o l'energia potenziale della loro interazione (o entrambi). Come sapete, questo può essere fatto in due modi: mediante trasferimento di calore o come risultato del lavoro. Nel primo caso, ciò accade a causa del trasferimento di una certa quantità di calore Q; nel secondo - a causa dell'esecuzione del lavoro UN.

In questo modo, la quantità di calore e il lavoro svolto sono una misura del cambiamento nell'energia interna del corpo:

Δ U=Q+UN.

La variazione di energia interna avviene a causa di una certa quantità di calore data o ricevuta dal corpo oa causa dell'esecuzione del lavoro.

Se avviene solo il trasferimento di calore, allora il cambiamento Energia interna avviene ricevendo o cedendo una certa quantità di calore: Δ U=Q. Quando si riscalda o si raffredda un corpo, è uguale a:

Δ U=Q = centimetro(T2 - T1) =centimetroΔT.

Durante la fusione o la cristallizzazione di solidi Energia interna cambiamenti dovuti a un cambiamento nell'energia potenziale dell'interazione delle microparticelle, perché ci sono cambiamenti strutturali nella struttura della materia. In questo caso, la variazione di energia interna è uguale al calore di fusione (cristallizzazione) del corpo: Δ U-Q pl \u003dλ m, dove λ - calore specifico di fusione (cristallizzazione) di un corpo solido.

Anche l'evaporazione dei liquidi o la condensazione del vapore provocano un cambiamento Energia interna, che è uguale al calore di vaporizzazione: Δ U=Qp =mmm, dove r- calore specifico di vaporizzazione (condensazione) del liquido.

Modificare Energia interna corpo dovuto all'esecuzione di lavori meccanici (senza trasferimento di calore) è numericamente uguale al valore di questo lavoro: Δ U=UN.

Se si verifica un cambiamento nell'energia interna a causa del trasferimento di calore, alloraΔ U=Q=centimetro(T2 —T1),oΔ U= Q pl = λ m,oΔ U=Qn =rm.

Pertanto, dal punto di vista della fisica molecolare: materiale dal sito

Energia interna del corpo è la somma dell'energia cinetica del moto termico di atomi, molecole o altre particelle di cui è costituito, e dell'energia potenziale di interazione tra di loro; da un punto di vista termodinamico è funzione dello stato del corpo (sistema di corpi), che è determinato univocamente dai suoi macroparametri - temperaturaTe volume V.

In questo modo, Energia internaè l'energia del sistema, che dipende dal suo stato interno. Consiste nell'energia del moto termico di tutte le microparticelle del sistema (molecole, atomi, ioni, elettroni, ecc.) e nell'energia della loro interazione. È praticamente impossibile determinare il valore completo dell'energia interna, pertanto viene calcolata la variazione dell'energia interna Δ tu, che si verifica a causa del trasferimento di calore e dell'esecuzione del lavoro.

L'energia interna di un corpo è uguale alla somma dell'energia cinetica del moto termico e dell'energia potenziale di interazione delle sue microparticelle costituenti.

In questa pagina, materiale sugli argomenti:

È possibile determinare in modo univoco l'energia interna di un corpo
Il corpo ha energia
Relazione di fisica sull'energia interna
Da quali macroparametri dipende l'energia interna di un gas ideale
Per risolvere problemi pratici, non è l'energia interna stessa che gioca un ruolo significativo, ma il suo cambiamento Δ u = u 2 - u uno . La variazione dell'energia interna è calcolata in base alle leggi di conservazione dell'energia.

L'energia interna di un corpo può cambiare in due modi:

1. Quando si fa lavoro meccanico.

a) Se una forza esterna provoca la deformazione del corpo, allora cambiano le distanze tra le particelle che lo compongono e, di conseguenza, cambia l'energia potenziale dell'interazione delle particelle. Con deformazioni anelastiche, inoltre, la temperatura del corpo cambia, ad es. l'energia cinetica del moto termico delle particelle cambia. Ma quando il corpo è deformato, il lavoro è fatto, che è una misura del cambiamento nell'energia interna del corpo.

b) L'energia interna di un corpo cambia anche durante la sua collisione anelastica con un altro corpo. Come abbiamo visto in precedenza, durante la collisione anelastica dei corpi, la loro energia cinetica diminuisce, si trasforma in energia interna (ad esempio, se colpisci più volte un filo che giace su un'incudine con un martello, il filo si riscalda). La misura della variazione dell'energia cinetica di un corpo è, secondo il teorema dell'energia cinetica, il lavoro delle forze agenti. Questo lavoro può anche servire come misura dei cambiamenti nell'energia interna.

c) La variazione dell'energia interna del corpo avviene sotto l'azione della forza di attrito, poiché, come è noto dall'esperienza, l'attrito è sempre accompagnato da una variazione della temperatura dei corpi di sfregamento. Il lavoro della forza di attrito può servire come misura del cambiamento nell'energia interna.

2. Utilizzo trasferimento di calore. Ad esempio, se un corpo viene posto nella fiamma di un bruciatore, la sua temperatura cambierà e quindi cambierà anche la sua energia interna. Tuttavia, qui non è stato eseguito alcun lavoro, perché non c'era movimento visibile né del corpo stesso né delle sue parti.

Viene chiamato il cambiamento nell'energia interna di un sistema senza fare lavoro scambio di calore(trasferimento di calore).

Esistono tre tipi di trasferimento di calore: conduzione, convezione e irraggiamento.

un) conduttività termicaè il processo di scambio termico tra corpi (o parti del corpo) nel loro contatto diretto, dovuto al movimento caotico termico delle particelle corporee. L'ampiezza delle oscillazioni delle molecole di un corpo solido è maggiore, maggiore è la sua temperatura. La conducibilità termica dei gas è dovuta allo scambio di energia tra le molecole di gas durante le loro collisioni. Nel caso dei liquidi funzionano entrambi i meccanismi. La conducibilità termica di una sostanza è massima allo stato solido e minima allo stato gassoso.

b) Convezioneè il trasferimento di calore da flussi riscaldati di liquido o gas da una parte del volume che occupano all'altra.

c) Trasferimento di calore a radiazione effettuata a distanza per mezzo di onde elettromagnetiche.

Consideriamo più in dettaglio come modificare l'energia interna.

Quantità di calore

Come sapete, durante vari processi meccanici, c'è un cambiamento nell'energia meccanica w. La misura della variazione dell'energia meccanica è il lavoro delle forze applicate al sistema:

Durante il trasferimento di calore, si verifica un cambiamento nell'energia interna del corpo. La misura della variazione dell'energia interna durante il trasferimento di calore è la quantità di calore.

Quantità di caloreè una misura della variazione dell'energia interna durante il trasferimento di calore.

Pertanto, sia il lavoro che la quantità di calore caratterizzano il cambiamento di energia, ma non sono identici all'energia interna. Non caratterizzano lo stato del sistema stesso (come fa l'energia interna), ma determinano il processo di transizione energetica da una forma all'altra (da un corpo all'altro) quando lo stato cambia e dipendono essenzialmente dalla natura del processo.

La principale differenza tra lavoro e calore è quella

§ il lavoro caratterizza il processo di cambiamento dell'energia interna del sistema, accompagnato dalla trasformazione dell'energia da un tipo all'altro (da meccanico a interno);

§ la quantità di calore caratterizza il processo di trasferimento di energia interna da un corpo all'altro (da più caldo a meno caldo), non accompagnato da trasformazioni energetiche.

§ Capacità termica, la quantità di calore spesa per modificare la temperatura di 1°C. Secondo una definizione più rigorosa, capacità termica- grandezza termodinamica, determinata dall'espressione:

§ dove Δ Q- la quantità di calore comunicata all'impianto che ha provocato una variazione della sua temperatura da parte di Delta;T. Rapporto alle differenze finite Δ Q/ΔT è chiamata media capacità termica, il rapporto tra valori infinitesimi d Q/dT- VERO capacità termica. Perché d Q non è quindi un differenziale totale della funzione di stato capacità termica dipende dal percorso di transizione tra due stati del sistema. Distinguere capacità termica sistema nel suo insieme (J/K), specifico capacità termica[J/(g K)], molare capacità termica[J/(mol K)]. Tutte le formule seguenti utilizzano valori molari capacità termica.

Domanda 32:

L'energia interna può essere modificata in due modi.

La quantità di calore (Q) è la variazione dell'energia interna del corpo che si verifica come risultato del trasferimento di calore.

La quantità di calore è misurata nel sistema SI in joule.
[Q] = 1J.

La capacità termica specifica di una sostanza mostra quanto calore è necessario per modificare di 1°C la temperatura di un'unità di massa di una data sostanza.
Unità di capacità termica specifica nel sistema SI:
[c] = 1J/kg gradi C.

Domanda 33:

33 La prima legge della termodinamica, la quantità di calore ricevuta dal sistema va a cambiare la sua energia interna e a lavorare sui corpi esterni. dQ=dU+dA, dove dQ è la quantità elementare di calore, dA è il lavoro elementare, dU è l'aumento dell'energia interna. Applicazione del primo principio della termodinamica agli isoprocessi
Tra i processi di equilibrio che si verificano con i sistemi termodinamici, ci sono isoprocessi, al quale uno dei parametri di stato principali viene mantenuto costante.
Processo isocoro (V= cost). Schema di questo processo (isocore) nelle coordinate R, Vè rappresentato come una linea retta parallela all'asse y (Fig. 81), dove il processo 1-2 è il riscaldamento isocoro, e 1 -3 - raffreddamento isocoro. In un processo isocoro, il gas non agisce sui corpi esterni, Processo isotermico (T= cost). Come già accennato al § 41, il processo isotermico è descritto dalla legge Boyle-Mariotte
, affinché la temperatura non diminuisca durante l'espansione del gas, è necessario fornire al gas una quantità di calore equivalente al lavoro esterno di espansione durante il processo isotermico.

Domanda 34:

34 Adiabaticoè chiamato un processo in cui non c'è scambio di calore ( dQ= 0) tra il sistema e l'ambiente. I processi adiabatici includono tutti i processi veloci. Ad esempio, il processo di propagazione del suono in un mezzo può essere considerato un processo adiabatico, poiché la velocità di propagazione di un'onda sonora è così elevata che lo scambio di energia tra l'onda e il mezzo non ha il tempo di verificarsi. I processi adiabatici sono utilizzati nei motori a combustione interna (espansione e compressione della miscela combustibile nei cilindri), nelle unità di refrigerazione, ecc.
Dal primo principio della termodinamica ( dQ= d U+dA) per un processo adiabatico ne consegue che
p /С V =γ , troviamo

Integrando l'equazione nell'intervallo da p 1 a p 2 e, di conseguenza, da V 1 a V 2, e potenziando, si arriva all'espressione

Poiché gli stati 1 e 2 sono scelti arbitrariamente, possiamo scrivere

L'energia interna può essere modificata in due modi.

Se si lavora su un corpo, la sua energia interna aumenta.

Energia interna del corpo(indicato come E o U) è la somma delle energie delle interazioni molecolari e dei moti termici di una molecola. L'energia interna è una funzione a valore singolo dello stato del sistema. Ciò significa che ogni volta che un sistema si trova in un dato stato, la sua energia interna assume il valore inerente a questo stato, indipendentemente dalla storia del sistema. Di conseguenza, la variazione dell'energia interna durante il passaggio da uno stato all'altro sarà sempre uguale alla differenza tra i suoi valori nello stato finale e iniziale, indipendentemente dal percorso lungo il quale è stata effettuata la transizione.

L'energia interna di un corpo non può essere misurata direttamente. Solo la variazione di energia interna può essere determinata:

Questa formula è un'espressione matematica della prima legge della termodinamica

Per i processi quasi statici vale la seguente relazione:

Temperatura misurata in Kelvin

Entropia, misurata in joule/kelvin

Pressione misurata in pascal

Potenziale chimico

Numero di particelle nei sistemi

Calore di combustione del combustibile. carburante condizionato. La quantità di aria necessaria per bruciare il carburante.

La qualità di un combustibile si giudica dal suo potere calorifico. Per caratterizzare combustibili solidi e liquidi si utilizza il potere calorifico specifico, che è la quantità di calore rilasciata durante la combustione completa di un'unità di massa (kJ/kg). Per i combustibili gassosi viene utilizzato il potere calorifico volumetrico, che è la quantità di calore rilasciata durante la combustione di un'unità di volume (kJ / m3). Inoltre, il combustibile gassoso in alcuni casi è stimato dalla quantità di calore rilasciata durante la combustione completa di una mole di gas (kJ / mol).

Il calore di combustione è determinato non solo teoricamente, ma anche empiricamente, bruciando una certa quantità di combustibile in appositi dispositivi detti calorimetri. Il calore di combustione è stimato dall'aumento della temperatura dell'acqua nel colorimetro. I risultati ottenuti con questo metodo sono vicini ai valori calcolati dalla composizione elementare del carburante.

Domanda 14Modifica dell'energia interna durante il riscaldamento e il raffreddamento. Il lavoro del gas con una variazione di volume.

L'energia interna del corpo dipende sull'energia cinetica media delle sue molecole, e questa energia, a sua volta, dipende dalla temperatura. Pertanto, modificando la temperatura corporea, cambiamo anche la sua energia interna: quando un corpo è riscaldato, la sua energia interna aumenta e quando si raffredda diminuisce.

L'energia interna del corpo può essere modificata senza lavorare. Quindi, ad esempio, può essere aumentata scaldando un bollitore d'acqua sul fornello o abbassando un cucchiaio in un bicchiere di tè caldo. Vengono riscaldati il camino in cui si accende il fuoco, il tetto della casa illuminato dal sole, ecc.. Un aumento della temperatura dei corpi in tutti questi casi significa un aumento della loro energia interna, ma questo aumento avviene senza lavorare .

Cambiamento di energia interna corpo senza fare lavoro è chiamato trasferimento di calore. Il trasferimento di calore avviene tra corpi (o parti dello stesso corpo) che hanno temperature diverse.

Come avviene, ad esempio, il trasferimento di calore quando un cucchiaio freddo viene a contatto con l'acqua calda? In primo luogo, la velocità media e l'energia cinetica delle molecole di acqua calda superano la velocità media e l'energia cinetica delle particelle di metallo da cui è composto il cucchiaio. Ma nei punti in cui il cucchiaio viene a contatto con l'acqua, le molecole di acqua calda iniziano a trasferire parte della loro energia cinetica alle particelle del cucchiaio e iniziano a muoversi più velocemente. In questo caso, l'energia cinetica delle molecole d'acqua diminuisce e l'energia cinetica delle particelle del cucchiaio aumenta. Insieme all'energia, cambia anche la temperatura: l'acqua si raffredda gradualmente e il cucchiaio si riscalda. Il cambiamento della loro temperatura avviene fino a diventare la stessa sia per l'acqua che per il cucchiaio.

Parte dell'energia interna trasferita da un corpo all'altro durante lo scambio di calore è indicata da una lettera ed è chiamata quantità di calore.

Q è la quantità di calore.

La quantità di calore non deve essere confusa con la temperatura. La temperatura è misurata in gradi e la quantità di calore (come qualsiasi altra energia) è misurata in joule.

Quando corpi con temperature diverse entrano in contatto, il corpo più caldo emette una certa quantità di calore e il corpo più freddo lo riceve.

Lavoro sull'espansione del gas isobarico. Uno dei principali processi termodinamici che avvengono nella maggior parte dei motori termici è il processo di espansione del gas con lo svolgimento del lavoro. È facile determinare il lavoro svolto durante l'espansione isobarica di un gas.

Se durante l'espansione isobarica del gas dal volume V1 al volume V2 il pistone si muove nel cilindro a una distanza l (Fig. 106), il lavoro A "eseguito dal gas è uguale a

Dove p è la pressione del gas, è la variazione del suo volume.

Lavora con un processo arbitrario di espansione del gas. Un processo arbitrario di espansione del gas dal volume V1 al volume V2 può essere rappresentato come un insieme di processi isobarici e isocorici alternati.

Lavora con l'espansione del gas isotermico. Confrontando le aree delle figure sotto le sezioni dell'isoterma e dell'isobara, possiamo concludere che l'espansione del gas dal volume V1 al volume V2 allo stesso valore iniziale di pressione del gas è accompagnata nel caso di espansione isobarica da più lavoro.

Lavora con la compressione del gas. Quando il gas si espande, la direzione del vettore della forza di pressione del gas coincide con la direzione del vettore di spostamento, quindi il lavoro A "eseguito dal gas è positivo (A" > 0) e il lavoro A delle forze esterne è negativo: A \u003d -A "< 0.

Quando si comprime il gas la direzione del vettore delle forze esterne coincide con la direzione del movimento, quindi il lavoro A delle forze esterne è positivo (A > 0), e il lavoro A "eseguito dal gas è negativo (A"< 0).

processo adiabatico. Oltre ai processi isobarici, isocori e isotermici, i processi adiabatici sono spesso considerati in termodinamica.

Un processo adiabatico è un processo che si verifica in un sistema termodinamico in assenza di scambio termico con i corpi circostanti, cioè nella condizione Q = 0.

Domanda 15 Condizioni per l'equilibrio del corpo. Momento di potere. Tipi di equilibrio.

Equilibrio, o equilibrio, di una serie di fenomeni correlati nelle scienze naturali e umane.

Un sistema è considerato in uno stato di equilibrio se tutte le influenze su questo sistema sono compensate da altre o sono del tutto assenti. Un concetto simile è la stabilità. L'equilibrio può essere stabile, instabile o indifferente.

Tipici esempi di equilibrio:

1. L'equilibrio meccanico, detto anche equilibrio statico, è lo stato di un corpo fermo, o in moto uniforme, in cui la somma delle forze e dei momenti agenti su di esso è zero.

2. Equilibrio chimico: una posizione in cui una reazione chimica procede nella stessa misura della reazione inversa e, di conseguenza, non vi è alcun cambiamento nella quantità di ciascun componente.

3. L'equilibrio fisico delle persone e degli animali, che si mantiene comprendendone la necessità e, in alcuni casi, mantenendo artificialmente tale equilibrio [fonte non specificata 948 giorni].

4. Equilibrio termodinamico - lo stato del sistema in cui i suoi processi interni non portano a cambiamenti nei parametri macroscopici (come temperatura e pressione).

R uguaglianza a zero della somma algebrica momenti di forza inoltre non significa che il corpo sia necessariamente a riposo. Da diversi miliardi di anni, la rotazione della Terra attorno al proprio asse continua con un periodo costante proprio perché la somma algebrica dei momenti delle forze agenti sulla Terra da altri corpi è molto piccola. Per lo stesso motivo, una ruota di bicicletta che gira continua a ruotare a una frequenza costante e solo le forze esterne fermano questa rotazione.

Tipi di equilibrio. In pratica, un ruolo importante è svolto non solo dal soddisfacimento della condizione di equilibrio dei corpi, ma anche dalla caratteristica qualitativa dell'equilibrio, chiamata stabilità. Esistono tre tipi di equilibrio dei corpi: stabile, instabile e indifferente. L'equilibrio si dice stabile se, dopo piccoli influssi esterni, il corpo ritorna al suo stato di equilibrio originario. Ciò accade se, con un leggero spostamento del corpo in qualsiasi direzione dalla posizione iniziale, la risultante delle forze agenti sul corpo diventa diversa da zero e si dirige verso la posizione di equilibrio. In equilibrio stabile c'è, ad esempio, una palla sul fondo della rientranza.

La condizione generale per l'equilibrio di un corpo. Combinando le due conclusioni, possiamo formulare una condizione generale per l'equilibrio di un corpo: un corpo è in equilibrio se la somma geometrica dei vettori di tutte le forze ad esso applicate e la somma algebrica dei momenti di queste forze attorno all'asse di rotazione sono uguali a zero.

Domanda 16Vaporizzazione e condensazione. Evaporazione. Liquido bollente. Dipendenza dell'ebollizione del liquido dalla pressione.

Vaporizzazione - la proprietà di far cadere i liquidi di cambiare il loro stato di aggregazione e trasformarsi in vapore. La vaporizzazione che avviene solo sulla superficie di un liquido in caduta è chiamata evaporazione. La vaporizzazione sull'intero volume di un liquido è chiamata ebollizione; si verifica ad una certa temperatura, a seconda della pressione. La pressione alla quale un liquido bolle a una data temperatura è chiamata pressione di vapore saturo pnp, il suo valore dipende dal tipo di liquido e dalla sua temperatura.

Evaporazione- il processo di transizione di una sostanza dallo stato liquido allo stato gassoso (vapore). Il processo di evaporazione è l'inverso del processo di condensazione (passaggio da uno stato di vapore a uno stato liquido. Evaporazione (vaporizzazione), il passaggio di una sostanza da una fase condensata (solida o liquida) a una gassosa (vapore); fase del primo ordine transizione.

Condensa -è il processo inverso di evaporazione. Durante la condensazione, le molecole di vapore ritornano al liquido. In un recipiente chiuso, un liquido e il suo vapore possono trovarsi in uno stato di equilibrio dinamico quando il numero di molecole che lasciano il liquido è uguale al numero di molecole che ritornano al liquido dal vapore, cioè quando le velocità di evaporazione e la condensa è la stessa Tale sistema è chiamato sistema a due fasi. Un vapore in equilibrio con il suo liquido si dice saturo. Il numero di molecole emesse da una superficie unitaria di un liquido in un secondo dipende dalla temperatura del liquido. Il numero di molecole che ritornano dal vapore al liquido dipende dalla concentrazione delle molecole di vapore e dalla velocità media del loro movimento termico, che è determinata dalla temperatura del vapore.

Bollente- il processo di vaporizzazione in un liquido (transizione di una sostanza da uno stato liquido a uno gassoso), con la comparsa di limiti di separazione di fase. Il punto di ebollizione a pressione atmosferica è solitamente indicato come una delle principali caratteristiche fisico-chimiche di una sostanza chimicamente pura.

La bollitura si distingue per tipo:

1. bollitura a convezione libera in grande volume;

2. bollitura a convezione forzata;

3. nonché in relazione alla temperatura media del liquido alla temperatura di saturazione:

4. ebollizione di un liquido sottoraffreddato a temperatura di saturazione (ebollizione superficiale);

5. ebollizione di un liquido riscaldato a temperatura di saturazione

Bolla

Bollente , in cui il vapore si forma sotto forma di bolle periodicamente emergenti e crescenti, è chiamato ebollizione nucleata. Con l'ebollizione lenta del nucleato in un liquido (più precisamente, di regola, sulle pareti o sul fondo della nave), compaiono bolle piene di vapore. A causa dell'intensa evaporazione del liquido all'interno delle bolle, crescono, galleggiano e il vapore viene rilasciato nella fase vapore sopra il liquido. In questo caso, nello strato vicino alla parete, il liquido è in uno stato leggermente surriscaldato, cioè la sua temperatura supera il punto di ebollizione nominale. In condizioni normali, questa differenza è piccola (dell'ordine di un grado).

Film

Quando il flusso di calore aumenta a un certo valore critico, le singole bolle si fondono, formando uno strato di vapore continuo vicino alla parete del recipiente, che periodicamente irrompe nel volume del liquido. Questa modalità è chiamata modalità film.

©2015-2019 sito
Tutti i diritti appartengono ai loro autori. Questo sito non rivendica la paternità, ma fornisce un uso gratuito.
Data di creazione della pagina: 20-08-2016

Energia internaè la somma delle energie cinetiche di tutte le particelle che compongono il corpo, e le energie potenziali dell'interazione di queste particelle tra loro. Ciò include l'energia di interazione degli elettroni con i nuclei e l'energia di interazione delle parti costitutive del nucleo.

L'energia interna dipende dalla sua temperatura. La temperatura caratterizza l'energia cinetica media delle particelle di una sostanza. Quando la temperatura cambia, cambia la distanza tra le particelle, quindi cambia anche l'energia di interazione tra loro.

L'energia interna cambia anche quando una sostanza passa da uno stato di aggregazione a un altro. Si chiamano processi associati ad una variazione di temperatura o stato di aggregazione di una sostanza termico. I processi termici sono accompagnati da un cambiamento nell'energia interna del corpo.

Le reazioni chimiche, le reazioni nucleari sono anche accompagnate da un cambiamento nell'energia interna del corpo, perché. l'energia di interazione delle particelle coinvolte nelle reazioni cambia. L'energia interna cambia quando gli atomi emettono o assorbono energia durante la transizione degli elettroni da un guscio all'altro.

Uno di modi per cambiare l'energia internaè Opera. Quindi, durante l'attrito di due corpi, la loro temperatura aumenta, ad es. la loro energia interna aumenta. Ad esempio, nella lavorazione dei metalli: foratura, tornitura, fresatura.

Quando due corpi con temperature diverse entrano in contatto, l'energia viene trasferita da un corpo ad alta temperatura a un corpo a bassa temperatura. Viene chiamato il processo di trasferimento di energia da un corpo all'altro a una temperatura inferiore trasferimento di calore.

Quindi, in natura ci sono due processi in cui l'energia interna del corpo cambia:

a) la trasformazione dell'energia meccanica in energia interna e viceversa; mentre si lavora;

b) trasferimento di calore; mentre nessun lavoro è fatto.

Se mescoli acqua calda e fredda, per esperienza puoi vedere che la quantità di calore emessa dall'acqua calda e la quantità di calore ricevuta dall'acqua fredda sono uguali tra loro. L'esperienza mostra che se si verifica uno scambio di calore tra i corpi, allora l'energia interna di tutti i corpi riscaldanti aumenta tanto quanto diminuisce l'energia interna dei corpi frigoriferi. Pertanto, l'energia passa da un corpo all'altro, ma l'energia totale di tutti i corpi rimane invariata. esso legge di conservazione e trasformazione dell'energia.

In tutti i fenomeni che si verificano in natura, l'energia non sorge e non scompare. Cambia solo da una specie all'altra, mentre il suo valore è preservato.

Ad esempio, un proiettile di piombo che vola a una certa velocità colpisce un ostacolo e si riscalda.

Oppure, un lastrone di ghiaccio, che cade da una nuvola di neve, si scioglie vicino al suolo.

Nell'articolo seguente parleremo dell'energia interna e di come cambiarla. Qui conosceremo la definizione generale di SE, con il suo significato e due tipi di cambiamento nello stato di energia, che possiede un corpo fisico, un oggetto. In particolare si considererà il fenomeno del trasferimento di calore e l'esecuzione del lavoro.

introduzione

L'energia interna è quella parte della risorsa di un sistema termodinamico che non dipende da uno specifico sistema di riferimento. Può cambiare il suo significato all'interno del problema in esame.
Caratteristiche di pari valore nel quadro di riferimento, in relazione alle quali la massa centrale di un corpo/oggetto di dimensioni macroscopiche è uno stato di riposo, hanno le stesse energie totali ed interne. Corrispondono sempre. L'insieme delle parti che compongono l'energia totale inclusa nell'energia interna non è costante e dipende dalle condizioni del problema da risolvere. In altre parole, l'energia rinnovabile non è un tipo specifico di risorsa energetica. È un insieme generale di una serie di componenti del sistema energetico totale, che variano a seconda delle situazioni specifiche. I metodi per modificare l'energia interna si basano su due principi di base: trasferimento di calore e lavoro.

SE è un concetto specifico per sistemi di natura termodinamica. Consente alla fisica di utilizzare varie grandezze, come la temperatura e l'entropia, la dimensione del potenziale chimico, la massa delle sostanze che formano il sistema.
Completamento dell'opera

Ci sono due modi per cambiare l'energia interna di uno o più corpi. Il primo si forma a causa del processo di esecuzione del lavoro diretto sull'oggetto. Il secondo è il fenomeno del trasferimento di calore.
Nei casi in cui il lavoro è svolto dal corpo stesso, il suo indice di energia interna diminuirà. Quando il processo viene completato da qualcuno o qualcosa al di sopra del corpo, il suo VE aumenterà. Allo stesso tempo, si osserva una trasformazione di una risorsa di energia meccanica in un tipo interno di energia che un oggetto possiede. Tutto può anche fluire e viceversa: da meccanico a interno.
Il trasferimento di calore aumenta il valore di SE. Tuttavia, se il corpo si raffredda, l'energia diminuirà. Con il mantenimento costante della trasmissione del calore, l'indicatore aumenterà. La compressione dei gas è un esempio di un aumento dell'indice SE e la loro espansione (dei gas) è una conseguenza di una diminuzione del valore dell'energia interna.

fenomeno del trasferimento di calore

La variazione dell'energia interna con il metodo del trasferimento di calore rappresenta un aumento/diminuzione del potenziale energetico. È posseduto dal corpo, senza svolgere un certo lavoro (in particolare meccanico). La quantità di energia trasferita è chiamata calore (Q, J) e il processo stesso è soggetto allo ZSE universale. Apportare cambiamenti in VE si riflette sempre in un aumento o diminuzione della temperatura del corpo stesso.
Entrambi i metodi di modifica dell'energia interna (lavoro e trasferimento di calore) possono essere eseguiti rispetto a un oggetto in un ordine simultaneo, ovvero possono essere combinati.
È possibile modificare la SE, ad esempio, creando attrito. Qui sono chiaramente monitorate le prestazioni del lavoro meccanico (attrito) e il fenomeno del trasferimento di calore. I nostri antenati hanno cercato di accendere il fuoco in un modo simile. Hanno creato attrito tra il legno, la cui temperatura di accensione corrisponde a 250 ° C.
Il cambiamento nell'energia interna del corpo attraverso l'esecuzione del lavoro o il trasferimento di calore può verificarsi nello stesso periodo di tempo, cioè questi due tipi di mezzi possono lavorare insieme. Tuttavia, il semplice attrito in un caso particolare non sarà sufficiente. Per fare questo, un ramo doveva essere affilato. Allo stato attuale, una persona può prendere fuoco strofinando i fiammiferi, le cui teste sono ricoperte da una sostanza combustibile che si accende a 60-100 ° C. I primi prodotti di questo tipo iniziarono a essere creati negli anni '30 del XIX secolo. Erano fiammiferi al fosforo. Sono in grado di prendere fuoco a una temperatura relativamente bassa - 60 ° C. Attualmente godendo che furono messi in produzione nel 1855.

Dipendenza energetica

Parlando dei modi di modificare l'energia interna, sarà importante menzionare anche la dipendenza di questo indicatore dalla temperatura. Il fatto è che la quantità di questa risorsa energetica è determinata dal valore medio dell'energia cinetica concentrata nella molecola del corpo, che, a sua volta, dipende direttamente dall'indicatore di temperatura. È per questo motivo che una variazione di temperatura porta sempre ad una variazione di SE. Ne consegue anche che il riscaldamento porta ad un aumento di energia e il raffreddamento la fa diminuire.

Temperatura e trasferimento di calore

I modi per cambiare l'energia interna del corpo sono suddivisi in: trasferimento di calore e lavoro meccanico. Tuttavia, sarà importante sapere che la quantità di calore e la temperatura non sono la stessa cosa. Questi concetti non devono essere confusi. Le quantità di temperatura sono specificate in gradi e la quantità di calore trasferita o trasferita è specificata utilizzando i joule (J).
Il contatto di due corpi, di cui uno sarà caldo, porta sempre alla perdita di calore da parte dell'uno (più caldo) e alla sua acquisizione da parte dell'altro (più freddo).
È importante notare che entrambi i modi di modificare la VE del corpo portano sempre agli stessi risultati. È impossibile determinare in che modo il suo cambiamento sia stato ottenuto dallo stato finale del corpo.