Sisäinen energia

Sisältö

• Sisäinen energian vaihtelu
• Esimerkkejä sisäisestä energiasta
• Muun tyyppinen energia

sisäinen energiatermodynamiikan ensimmäisen periaatteen mukaan se ymmärretään siten, että se liittyy hiukkasten satunnaiseen liikkumiseen järjestelmässä. Se eroaa liikkuviin kohteisiin liittyvän makroskooppisten järjestelmien järjestetystä energiasta siinä, että se viittaa esineiden sisältämään energiaan mikroskooppisella ja molekyylitasolla.

Niin, esine voi olla täysin levossa ja puuttua näennäisestä energiasta (ei potentiaalista eikä kineettistä), ja silti se voi olla täynnä liikkuvia molekyylejä, liikkuu suurilla nopeuksilla sekunnissa. Itse asiassa nämä molekyylit houkuttelevat ja hylkäävät toisiaan riippuen niiden kemiallisista olosuhteista ja mikroskooppisista tekijöistä huolimatta siitä, että paljaalla silmällä ei ole havaittavaa liikettä.

Sisäistä energiaa pidetään laajana määränä, toisin sanoen suhteessa aineen määrään tietyssä hiukkasjärjestelmässä. Hyvin käsittää kaikki muut energiamuodot tietyn aineen atomien sisältämä sähköinen, kineettinen, kemiallinen ja potentiaali.

Tämän tyyppistä energiaa edustaa yleensä merkki TAI.

Sisäinen energian vaihtelu

sisäinen energia hiukkasten järjestelmät voivat vaihdella niiden sijainnista tai muodosta riippumatta (nesteiden ja kaasujen tapauksessa). Esimerkiksi kun lämpöä viedään suljettuun hiukkasjärjestelmään, lisätään lämpöenergiaa, joka vaikuttaa kokonaisuuden sisäiseen energiaan.

Mutta kaikesta huolimatta, sisäinen energia on atilatoimintoeli se ei osoita variaatiota, joka yhdistää kaksi aineen tilaa, vaan sen alkuperäiseen ja lopulliseen tilaan. Siksi sisäisen energian vaihtelun laskeminen tietyssä jaksossa on aina nollakoska alkutila ja lopputila ovat yksi ja sama.

Formulaatiot tämän vaihtelun laskemiseksi ovat:

ΔU = U_B - TAI_TO, jossa järjestelmä on siirtynyt tilasta A tilaan B.

ΔU = -W, jos tehdään mekaanista työtä W, mikä johtaa järjestelmän laajenemiseen ja sen sisäisen energian vähenemiseen.

ΔU = Q, tapauksissa, joissa lisätään lämpöenergiaa, joka lisää sisäistä energiaa.

ΔU = 0, sisäisen energian syklisten muutosten tapauksessa.

Kaikki nämä tapaukset ja muut voidaan tiivistää yhtälöön, joka kuvaa järjestelmän energiansäästöperiaatetta:

ΔU = Q + W

Esimerkkejä sisäisestä energiasta

1. Paristot. Ladattujen akkujen rungossa on käytettävissä oleva sisäinen energia kemialliset reaktiot happojen ja raskasmetallien välillä. Mainittu sisäinen energia on suurempi, kun sen sähkökuorma on täydellinen, ja vähemmän, kun se on kulutettu, vaikka ladattavien paristojen tapauksessa tätä energiaa voidaan lisätä uudelleen tuomalla sähköä pistorasiasta.
2. Puristetut kaasut. Ottaen huomioon, että kaasut yleensä vievät säiliön, johon ne sisältyvät, kokonaistilavuuden, koska niiden sisäinen energia vaihtelee, koska tämä tilamäärä on suurempi ja kasvaa, kun sitä on vähemmän. Siten huoneessa dispergoidulla kaasulla on vähemmän sisäistä energiaa kuin jos puristamme sen sylinteriin, koska sen hiukkaset pakotetaan vuorovaikutukseen läheisemmin.
3. Lisää aineen lämpötilaa. Jos nostamme esimerkiksi gramman vettä ja grammaa kuparia, molemmat 0 ° C: n peruslämpötilassa, huomaamme, että jää tarvitsee suurempaa kokonaisenergiamäärää huolimatta siitä, että aine on sama määrä halutun lämpötilan saavuttamiseksi. Tämä johtuu siitä, että sen ominaislämpö on korkeampi, toisin sanoen sen hiukkaset ovat vähemmän vastaanottavia syötetylle energialle kuin kupari, ja lisäävät lämpöä paljon hitaammin sen sisäiseen energiaan.
4. Ravista neste. Kun liuotamme sokeria tai suolaa veteen tai edistämme samankaltaisia ​​seoksia, ravistamme nestettä yleensä välineellä edistämään suurempaa liukenemista. Tämä johtuu järjestelmän sisäisen energian lisääntymisestä, joka syntyy lisäämällä toimintamme tuottama määrä työtä (W), mikä sallii suuremman kemiallisen reaktiivisuuden mukana olevien hiukkasten välillä.
5. Höyryvedestä. Kun vesi on kiehunut, huomaamme, että höyryllä on suurempi sisäinen energia kuin säiliön nestemäisellä vedellä. Tämä johtuu siitä, että vaikka se on sama molekyylejä (yhdiste ei ole muuttunut) fyysisen muutoksen indusoimiseksi olemme lisänneet veteen tietyn määrän kalorienergiaa (Q) aiheuttaen sen hiukkasten suuremman sekoituksen.

Muun tyyppinen energia