Представим себе тело, которое находится в неподвижном состоянии. Обладает ли оно какой-то энергией в этот момент? Можно предположить, что не обладает, раз оно не двигается, но это не так. Любое тело состоит из частиц, которые непрерывно двигаются и взаимодействуют между собой. Соответственно тело будет обладать некоторой энергией, появляющейся в результате такого взаимодействия и движения – внутренней энергией.
Внутренняя энергия тела представляет собой сумму кинетической энергии (энергия теплового движения частиц) и потенциальной энергии (энергия взаимного воздействия частиц друг на друга).
Внутренняя энергия обозначается буквой U и измеряется в Джоулях.
Она зависит от:
- Температуры. Чем выше будет температура, тем быстрее будут двигаться частицы и, соответственно, энергия будет больше.
- Массы.
- Агрегатного состояния. Мы знаем три состояния – газообразное, жидкое твердое. И в газе внутренняя энергия будет самой высокой, а в твердом теле – самой низкой.
Не каждый студент может себе позволить за семестр в ВУЗе отдать 100 000 ₽. Но круто, что есть гранты на учебу. Грант-на-вуз.рф – это возможность учиться на желанной специальности. По ссылке каждый получит бонус от 300 ₽ до 100 000 ₽ – грант-на-вуз.рф
Внутренняя энергия идеального газа.
Здесь есть некоторые особенности. У идеального газа энергия взаимодействия молекул, то есть потенциальная, равна 0, потому как молекулы не взаимодействуют между собой. И внутренняя энергия состоит только из кинетической. Зависеть она будет только от температуры. Чтобы вычислить внутреннюю энергию в идеальном газе, нужно воспользоваться формулой:
i – это коэффициент, обозначающий число степеней свободы, он будет равен числу возможных движений молекулы. Например, для одноатомного газа - это число будут 3.
v – это количество вещества.
R – это газовая постоянная.
Т – это абсолютная температура.
Как изменяется внутренняя энергия?
У нас не получится измерить внутреннюю энергию тела напрямую. Мы лишь можем вычислить, как она изменилась:
ΔU = U2 - U1
А изменяться она может 2-мя способами:
1. Совершение механической работы. Причем, работа может совершаться как над телом, так и самим телом. Когда работу совершает само тело, то его внутренняя энергия снижается. Если работа совершается над телом, то энергия будут увеличиваться. Происходить это может при:
- деформации тела, так расстояние между молекулами изменится, а значит, изменится и энергия взаимодействия между ними;
- неупругом соударении, когда при ударе будет увеличиваться температура тела и, соответственно, увеличится кинетическая энергия (например, при ударе железного молотка по металлу несколько раз, можно почувствовать нагревание метала);
- трении, когда при нагревании тела от трения увеличится энергия теплового движения частиц (простым примером послужит разведение костра при помощи трения палок).
2. Теплопередача. Как мы и говорили, при повышении температуры, увеличивается скорость теплового движения частиц. То есть если мы возьмет зажигалку и нагреем гвоздь, то его внутренняя энергия увеличится. Теплопередача делится на 3 вида:
- теплопроводность, то есть передача энергии от более нагретого тела (или его частей) к менее нагретому;
- конвекция, то есть перенос энергии потоками газа или жидкости;
- излучение, то есть перенос энергии посредством электромагнитных волн.
Напоминаем про сервис грант-на-вуз.рф. Не упусти свой шанс изучать то, что тебе нравится. Ну или просто сэкономить на учебе. Ты точно получишь от 300 ₽ до 100 000 ₽, перейдя по ссылке грант-на-вуз.рф!