Integracja wtórnej edukacji specjalnej z profesjonalnie technicznym. Rozwój i wdrażanie technologii treningu projektowania integracyjnego studentów instytucji specjalnych specjalnych

Tematy codificior Ege. : Wewnętrzna energia, transfer ciepła, rodzaje transferu ciepła.

Cząstki dowolnego ciała - atomów lub cząsteczek - sprawiają, że chaotyczny nieustanny ruch (tzw. ruch ciepła). Dlatego każda cząstka ma pewną energię kinetyczną.

Ponadto cząstki substancji współdziałają ze sobą siłami przyciągania elektrycznego i odpychania, a także przez energia atomowa. Dlatego cały system cząstek tego ciała ma również potencjalną energię.

Energia kinetyczna ruchu termicznego cząstek i potencjalną energię ich interakcji razem tworzą nowy rodzaj energii, która nie jest zmniejszona do energii mechanicznej organizmu (to znaczy, energia kinetyczna Ruch ciała jako całość i potencjalna energia interakcji z innymi organami). Ten rodzaj energii nazywany jest energią wewnętrzną.

Wewnętrzna energia ciała jest całkowita energia kinetyczna ruchu termicznego jego cząstek plus potencjalna energia ich interakcji ze sobą.

Wewnętrzna energia systemu termodynamicznego jest suma wewnętrznych energii organów w systemie.

W związku z tym wewnętrzna energia ciała stanowią następujące terminy.

1. Energia kinetyczna ciągłego chaotycznego ruchu cząstek ciała.
2. Potencjalną energię cząsteczek (atomy) spowodowane przez siły interakcji międzycząsteczkową.
3. Energia elektronowa w atomach.
4. Energia początkowe.

W przypadku najprostszego modelu substancji - doskonały gaz - dla energii wewnętrznej, możliwe jest uzyskanie oczywistej formuły.

Wewnętrzna energia idealnego gazu jednorazowego

Potencjalna energia interakcji cząstek gazu jest zero (przypominamy sobie, że w modelu idealnego gazu zaniedbujemy interakcję cząstek na odległość). W związku z tym wewnętrzna energia jednorazowego idealnego gazu jest zredukowana do całkowitej energii kinetycznej translacyjnej (w gazie wielowodorotowodnowym, konieczne jest nadal uwzględnienie obrotu cząsteczek i wahań w atomach wewnątrz cząsteczek) jego atomów. Energia ta można znaleźć, pomnożona przez liczbę atomów gazowych na średniej energii kinetycznej jednego atomu:

Widzimy, że wewnętrzna energia doskonałego gazu (masa i skład chemiczny który jest niezmieniony) jest funkcją tylko jego temperatury. W prawdziwym gazie, cieczowym lub stałym korpusie, energia wewnętrzna będzie zależała od głośności - ponieważ gdy objętość zmienia się zmiany wzajemna aranżacja Cząstki i, w wyniku potencjalnej energii ich interakcji.

Funkcja statusu.

Najważniejszą właściwością energii wewnętrznej jest to, że jest to funkcja statusu. System termodynamiczny. Mianowicie, energia wewnętrzna jest zdecydowanie określona przez zestaw parametrów makroskopowych charakteryzujących system i nie zależy od "prehistorii" systemu, tj. Z jakiego stanu system był wcześniej i jak konkretnie było w tym stanie.

Tak więc, gdy przełączając system z jednego stanu do innej zmiany w jego wewnętrznej energii, jest określony tylko przez początkowe i końcowe stany systemu i nie zależy Ze ścieżki przejścia z państwa początkowego do finału. Jeśli system powróci do swojego stanu pierwotnego, zmiana w jego wewnętrznej energii wynosi zero.

Doświadczenie pokazuje, że istnieją tylko dwa sposoby zmiany wewnętrznej energii ciała:

Działający praca mechaniczna;
Przelew ciepła.

Mówiąc prosto, podgrzej czajnik może tylko dwa podstawowo różne sposoby: Wcierać to z czymś lub umieścić ogień :-) Rozważmy bardziej szczegółowo metody.

Zmiana energii wewnętrznej: Praca

Jeśli wykonuje się pracę nad Ciało, wewnętrzna energia ciała wzrasta.

Na przykład paznokci po uderzeniu na to jest ogrzewany i lekko zdeformowany. Ale temperatura jest miarą środkowej energii kinetycznej cząstek ciała. Ogrzewanie paznokci świadczy o zwiększeniu energii kinetycznej jego cząstek: w rzeczywistości cząstki przyspieszają od ciosu przez młotek i tarcie paznokci na płycie.

Deformacja jest niczym oprócz przemieszczenia cząstek względem siebie; Paznokci po uderzeniu doświadcza deformacji kompresji, jego cząstki zbliżają się, siła odpychania rośnie między nimi, a to prowadzi do wzrostu potencjalnej energii cząstek paznokci.

Wewnętrzna energia gwóźdź wzrosła. Było to wynikiem Komisji Pracy - praca została wykonana przez młotek i siłę tarcia wokół Zarządu.

Jeśli praca zostanie wykonana samim Ciało, wewnętrzna energia ciała zmniejsza się.

Niech, na przykład, sprężone powietrze w naczyniu izolowanym podgrzewanym pod tłokiem rozszerza się i podnosi ładunek, co w ten sposób wywoływano pracę (proces w naczyniu izolacji ciepła adiabatu.. Będziemy studiować proces adiabatyczny, biorąc pod uwagę pierwsze prawo termodynamiki). Podczas takiego procesu powietrze zostanie schłodzone - jego cząsteczki, uderzając po ruchomym tłokiem, daj mu część jego energii kinetycznej. (Tak samo jak piłkarz, zatrzymując stopę szybko latającą piłką, sprawia, że \u200b\u200bto z Piłka i gasi jego prędkość.) Stało się wewnętrzną energię powietrza zmniejsza się.

Powietrze, dlatego sprawia, że \u200b\u200bpraca kosztem jego wewnętrznej energii: Ponieważ naczynie jest izolowane termicznie, nie ma napływu energii do powietrza z żadnych źródeł zewnętrznych i do wyciągnięcia energii do wykonywania powietrza tylko z własnych zapasów .

Zmiana energii wewnętrznej: transfer ciepła

Przeniesienie ciepła jest procesem przejścia energii wewnętrznej z gorętszego korpusu do chłodnicy, nie związanego z Komisją prac mechanicznych.. Przenoszenie ciepła może być przeprowadzane z bezpośrednim kontaktem organów lub przez środowisko pośrednie (a nawet przez próżnię). Przeniesienie ciepła jest wywoływane wymiana ciepła.

Wyróżnia się trzy rodzaje transferu ciepła: przewodność cieplna, konwekcja i promieniowanie cieplne.

Teraz będziemy bardziej na nich spojrzeć.

Przewodność cieplna

Jeśli żelazny pręt ssać jeden koniec do ognia, tak jak wiemy, nie trzymasz go w dłoni. Znalezienie w dziedzinie wysokiej temperatury, atomy żelaza zaczynają się intensywnie wahać (to znaczy, nabywają dodatkową energię kinetyczną) i powodują silniejsze wieje w sąsiadach.

Zwiększa się również energia kinetyczna atomów sąsiednich, a teraz te atomy zgłaszają dodatkową energię kinetyczną dla ich sąsiadów. Z witryny do sektora ciepła stopniowo rozprzestrzenia się nad prętem - od końca krańca do naszej ręki. Jest to przewodność cieplna (rys. 1) (obraz z educationalElectronicsusa.com).

Figa. 1. Przewodzenie ciepła

Przewodność cieplna jest przenoszeniem energii wewnętrznej z bardziej ogrzewanych części korpusu do mniej ogrzewanego z powodu ruchu termicznego i interakcji cząstek ciała.

Przewodność cieplna różne substancje Różnorodny. Wysoka przewodność cieplna to metale: najlepsze przewody ciepła są srebrne, miedź i złoto. Przewodność termiczna płynów jest znacznie mniejsza. Gazy są ciepłem tak złe, które już należą do izolatorów cieplnych: cząsteczki gazów z powodu długich odległości między nimi słabo współdziałają ze sobą. Dlatego, na przykład, podwójne ramki są wykonane w oknach: warstwa powietrza zapobiega opiece nad ciepłem).

Zły przewodniki ciepła są zatem porowatymi ciałami - takimi jak cegła, waty z bawełny lub futro. Zawierają powietrze w ich porach. Nic cudowne domy z cegły nie są uważane za najbardziej ciepłe, a w mrozie ludzie noszą futra i kurtki z warstwą puchu lub syntezy.

Ale jeśli powietrze jest tak bardzo źle, dlaczego rozgrzewa się z pokoju baterii?

Wynika to z innego rodzaju transferu ciepła - konwekcja.

Konwekcja

Konwencja jest przenoszeniem energii wewnętrznej w cieczach lub gazach w wyniku obiegu strumieni i mieszania substancji.

Powietrze w pobliżu baterii ogrzewa się i rozszerza. Siła działająca na tym powietrzu pozostaje taka sama, a moc wyrzucania z powietrza zewnętrznego wzrasta, tak że podgrzewane powietrze zacznie poprowadzić do sufitu. Przychodzi do zimnego powietrza (ten sam proces, ale w znacznie bardziej ambitnej skali, stale dzieje się w naturze: w ten sposób występuje wiatr), z którym powtarza się to samo.

W rezultacie ustalana jest cyrkulacja powietrza, która służy jako przykład konwekcji - rozkład ciepła w pomieszczeniu prowadzi się przez przepływ powietrza.

Zupełnie podobny proces można zaobserwować w cieczy. Po umieszczeniu czajnika lub rondlu wodnego na płycie, ogrzewanie wody występuje głównie z powodu konwekcji (wkład przewodności cieplnej wody jest bardzo nieznaczne).

Przepływy konwekcyjne w powietrzu i ciecz są pokazane na FIG. 2 (obrazy z fizyki.arizona.edu).

Figa. 2. Konwekcja.

W ciałach stałych, konwekcja jest nieobecna: Siły interakcji cząstek są duże, cząstki wahają się w pobliżu stałych punktów przestrzennych (krystaliczne węzły siatki) i żadnych strumieni substancji nie może powstawać w takich warunkach.

Aby poruszać przepływy konwekcyjne podczas ogrzewania, pomieszczenie jest konieczne do ogrzewanego powietrza właśnie tam pojawiło się. Jeśli grzejnik jest zainstalowany pod sufitem, nie pojawi się krążenie - ciepłe powietrze tak pod sufitem i pozostać. Dlatego umieszczane są urządzenia grzewcze poniżej Pokoje. Z tego samego powodu umieścił czajnik na Ogień, co skutkuje ogrzewani warstwami wody, podnoszeniem, gorszym od miejsca jest chłodniej.

Wręcz przeciwnie, klimatyzator musi być umieszczony jak największy: wtedy schłodzone powietrze zacznie się schodzić, a im więcej ciepła przyjdzie na swoje miejsce. Krążenie przejdzie w przeciwnym kierunku w porównaniu z przepływem przepływów podczas ogrzewania pomieszczenia.

Promieniowanie cieplne

Jak ziemia dostaje energię ze słońca? Przewodność termiczna i konwekcja są wyłączone: jesteśmy oddzielone 150 milionami kilometrów przestrzeni bezpowietrznej.

Trzeci rodzaj transferu ciepła działa tutaj - promieniowanie cieplne. Promieniowanie może być rozmieszczone zarówno w substancji, jak i pod próżnią. Jak się wydaje?

Okazuje się, elektryczny i pole magnetyczne Ściśle związane ze sobą i mieć jedną niezwykłą nieruchomość. Jeśli pole elektryczne zmienia się w czasie, to generuje pole magnetyczne, które zazwyczaj mówiąc, również zmienia się z czasem (więcej o tym opowiedziano w arkuszu pro indukcja elektromagnetyczna). Z kolei zmienna pole magnetyczne generuje naprzemienne pole elektryczne, które ponownie generuje zmienne pole magnetyczne, które ponownie generuje przemienne pole elektryczne ...

W wyniku rozwoju tego procesu ma zastosowanie fala elektromagnetyczna - "Wzrósł" przez każde inne pola elektryczne i magnetyczne. Jak dźwięk fale elektromagnetyczne mieć prędkość prędkości i częstotliwości - w ta sprawa Ta częstotliwość, z którą wahają się w fali wielkości i kierunku pola. Widoczne światło jest specjalnym przypadkiem fal elektromagnetycznych.

Prędkość rozmnażania fal elektromagnetycznych pod próżnią jest ogromna: KM / s. Więc z ziemi do księżyca światło przechodzi trochę więcej niż sekundę.

Zakres częstotliwości fal elektromagnetycznych jest bardzo szeroki. Porozmawiamy o skali fal elektromagnetycznych bardziej szczegółowo w odpowiednim kawałku papieru. Należy pamiętać tylko, że widzialne światło jest małym zakresem tej skali. Poniżej jest częstotliwość promieniowania podczerwonego, powyżej - częstotliwość promieniowania ultrafioletowego.

Przypomnijmy teraz, że atomy, na ogół neutralny elektrycznie, zawiera pozytywnie naładowane protony i naładowatywnie naładowane elektrony. Te naładowane cząstki, tworząc chaotyczny ruch wraz z atomami, tworzą zmienne pola elektrycznego, a tym samym emitują fale elektromagnetyczne. Te fale są nazywane promieniowanie cieplne - Przy przypomnieniu, że ich źródło służy ruchem termicznym cząstek materii.

Źródłem promieniowania termicznego jest dowolne ciało. W tym przypadku promieniowanie bierze część jego wewnętrznej energii. Spotkając się z atomami innego ciała, promieniowanie przyspiesza je z oscylującym polem elektrycznym, a wewnętrzna energia tego ciała wzrasta. Tak ogrzemy w słońcu.

W normalnych temperaturach częstotliwość promieniowania cieplnego leży w zasięgu podczerwieni, tak że oko nie postrzega go (nie widzimy, jak jesteśmy "świecące"). Gdy ciało jest ogrzewane, jego atomy zaczynają promieniować fal o wyższych częstotliwościach. Żelazny paznokci może być Splitken - doprowadzić do takiej temperaturze, że jego promieniowanie termiczne zostanie zwolnione do dolnej (czerwonej) części widocznego zakresu. A słońce wydaje nam się żółto-białe: temperatura na powierzchni słońca jest tak wysoka, że \u200b\u200bwszystkie częstotliwości światła widocznego są obecne w widmie jego promieniowania, a nawet ultrafioletu, dzięki którym nasi się.

Spójrzmy na trzy rodzaje transferu ciepła (rys. 3) (zdjęcia z witryny Beodom.com).

Figa. 3. Trzy rodzaje przenoszenia ciepła: przewodność cieplna, konwekcja i promieniowanie

Widzisz rakietę startową. Ona robi pracę - podnosi astronautów i ładunek. Rakieta energii kinetycznej rośnie, Ponieważ rakieta jest oceniana, staje się coraz większą prędkością. Potencjalna energia rakietowa również wzrasta Ponieważ wznosi się więcej i nad ziemią. W związku z tym suma tych energii, która jest Rakieta energetyczna mechaniczna również wzrasta.

Pamiętamy, że gdy organizm jest wykonywany, jego energia zmniejsza się. Jednak rakieta sprawia, że \u200b\u200bdziała, ale jego energia nie zmniejsza się, ale wzrasta! Jaka jest frekwencja sprzeciwiająca się? Okazuje się, że oprócz energii mechanicznej znajduje się inny rodzaj energii - energia wewnętrzna. Wynika to z redukcji wewnętrznej energii spalania rakiety paliwowej wykonuje prace mechaniczne, a ponadto zwiększa jego energię mechaniczną.

Nie tylko gruba, ale również gorąco Ciała mają wewnętrzną energię, która jest łatwa do obracania w pracy mechanicznej. Robimy doświadczenie. Podgrzewamy w wrzącej wodzie i umieścić na blaszanym pudełku przymocowanym do manometru. Gdy powietrze w pudełku się rozgrzeje, ciecz w manometrze rozpocznie się poruszać (patrz rysunek).

Rozszerzenie powietrza wykonuje nadmierną płynem. Ze względu na energię to się dzieje? Oczywiście ze względu na wewnętrzną energię Giri. W związku z tym w tym doświadczeniu widzimy Obracając wewnętrzną energię ciała do pracy mechanicznej. Należy pamiętać, że energia mechaniczna Giri nie zmienia się w tym doświadczeniu - jest cały czas równy zero.

Więc, energia wewnętrzna - Jest to taka energia ciała, dzięki której mogą wystąpić prace mechaniczne, nie powodując energii mechanicznej tego ciała.

Wewnętrzna energia każdego organu zależy od zestawu powodów: rodzaju i stanu jego substancji, masy i temperatury ciała i innych. Wszystkie ciała mają energię wewnętrzną: dużą i małą, gorącą i zimną, stałą, cieczą i gazową.

Energia wewnętrzna może być łatwo stosowana na potrzeby osoby tylko, w figuratywnych substancji, gorących i palnych substancji i tel. Są to olej, gaz, węgiel, źródła geotermalne w pobliżu wulkanów i tak dalej. Ponadto, w XX wieku osoba nauczyła się korzystać z wewnętrznej energii tzw substancji radioaktywnych. To na przykład uran, pluton i inne.

Spójrz na prawą stronę schematu. W popularnej literaturze, termiczne, chemiczne, elektryczne, jądrowe (jądrowe) często wspomniano i inne rodzaje energii. Wszystkie z reguły są odmianami energii wewnętrznej, ponieważ należne od nich prace mechaniczne mogą być przeprowadzane, bez powodowania zmniejszenia energii mechanicznej. Bardziej szczegółowo rozważymy koncepcję energii wewnętrznej z dalszym badaniem fizyki.

Podczas badania zjawisk ciepła wraz z mechanicznymi organami energii wprowadza się nowy typ energii- energia wewnętrzna. Oblicz wewnętrzną energię idealnego gazu nie jest dużo pracy.

Najprostszym w jego właściwościach jest pojedynczy gaz, tj. Gaz składający się z indywidualnych atomów, a nie cząsteczek. Monatomic to obojętne gazy - hel, neon, argon itp. Możliwe jest uzyskanie pojedynczego orientalnego (atomowego) wodoru, tlenu itp. Jednakże, takie gazy będą niestabilne, ponieważ tworzy się w kolizje atomów.

Cząsteczki doskonałego gazu nie współdziałają ze sobą, z wyjątkiem punktów bezpośrednich kolizji. Dlatego ich średnia potencjalna energia jest bardzo mała i cała energia jest energią kinetyczną chaotycznego ruchu cząsteczek.To oczywiście prawda, jeśli naczynie gazowe spoczywa, czyli gaz nie porusza się jako całości (jego środek mas jest sam). W tym przypadku nieobecny jest uporządkowany ruch, a mechaniczna energia gazowa wynosi zero. Gaz ma energię zwaną wewnętrzną.

Aby obliczyć wewnętrzną energię doskonałej masy gazowej pojedynczej nosomowej t.musisz pomnożyć średnią energię jednego atomu wyrażonego wzorem (4.5.5), na liczbie atomów. Ta liczba jest równa ilości substancji na stałej avhipa. N. ZA. .

Mnożenie wyrażenie (4.5.5)
, uzyskujemy wewnętrzną energię doskonałego pojedynczego gazu:

(4.8.1)

Wewnętrzna energia idealnego gazu jest bezpośrednio proporcjonalna do jego absolutnej temperatury.Nie zależy od objętości gazu. Energia gazu wewnętrznego jest średnia energia kinetyczna wszystkich jego atomów.

Jeśli środek masowy gazu porusza się z prędkościami v. 0 , Że całkowita energia gazowa jest równa ilości energii mechanicznej (kinetycznej) i energia wewnętrzna U.:

(4.8.2)

Wewnętrzna energia gazów molekularnych

Wewnętrzna energia gazu jednoziomowego (4.8.1) jest zasadniczo średniej energii kinetycznej translacyjnego ruchu cząsteczek. W przeciwieństwie do atomów cząsteczki, pozbawiony sferycznej symetrii, może nadal obracać. Dlatego też wraz z energią kinetyczną ruchu translacyjnego cząsteczki i energia kinetyczna ruchu rotacyjnego jest również.

W klasycznej teorii kinetycznej molekularnej, atomy i cząsteczki są uważane za bardzo małe absolutnie stałe ciała. Każde ciało w mechanice klasycznej charakteryzuje się pewną liczbą stopni swobody. fA. - liczba zmiennych niezależnych (współrzędnych), jednoznacznie określająca położenie ciała w przestrzeni. W związku z tym liczba niezależnych ruchów, które organizm może działać, również równy fA.. Atom można oglądać jako jednorodną kulę z liczbą stopni wolności fA. \u003d 3 (Rys. 4.16, A). Atom może wykonać ruch translacyjny w trzech niezależnych wzajemnie prostopadłych kierunkach. Posiada dwukolorowa cząsteczka symetria osiowa (Rys. 4.16, B ) i ma pięć stopni wolności. Trzy stopnie swobody odpowiadają jej ruchowi translacyjnym i dwóm - obrotowi wokół dwóch osi prostopadłych do siebie i osi symetrii (linie łączące centra atomów w cząsteczce). Cząsteczka multitomiczna, jak stały korpus arbitralnego kształtu, charakteryzuje się sześcioma stopniami swobody (Rys. 4.16, w ); wraz z postępującym ruchem cząsteczki może obracać się wokół trzech wzajemnie prostopadłych osi.

Wewnętrzna energia gazu zależy od liczby stopni swobody cząsteczek. Ze względu na pełną losowość ruchu ciepła żaden z rodzajów ruchu cząsteczki nie ma zalety innym. Na każdym stopniu swobody, odpowiadającym ruchowi translacyjnym lub obrotowym cząsteczki, jest jedna i ta sama średnia energia kinetyczna. Składa się to z twierdzenia o jednolitym dystrybucji energii kinetycznej w stopniach swobody (jest to ściśle udowodnione w mechanice statystycznej).

Średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego cząsteczek jest równa . Istnieją trzy stopnie swobody. W konsekwencji średnia energia kinetyczna Być może jeden stopień wolności jest równy:

(4.8.3)

Jeśli ta wielkość jest pomnożona przez liczbę stopni swobody i liczby cząsteczek gazu t,okazuje wewnętrzną energię arbitralnego doskonałego gazu:

(4.8.4)

Formuła ta różni się od wzoru (4.8.1) dla pojedynczego gazu jądrowego do mnożnika fA..

Wewnętrzna energia doskonałego gazu jest bezpośrednio proporcjonalna do temperatury bezwzględnej i nie zależy od objętości gazu.

Ich interakcja.

Wewnętrzna energia jest zawarta bilans transformacji energetycznych w naturze. Po otwarciu energii wewnętrznej została sformułowana prawo konserwowania i zwracania energii. Rozważ wzajemną transformację energii mechanicznych i wewnętrznych. Niech główna miska leży na płycie ołowiowej. Podnosimy go i puścimy. Kiedy wychowaliśmy piłkę, powiedzieli mu potencjalną energię. Gdy piłka spadnie, zmniejsza się, ponieważ piłka jest obniżona i niższa. Ale z rosnącą prędkością energia kinetyczna piłki stopniowo rośnie. Istnieje transformacja potencjalnej energii piłki do kinetycznego. Ale piłka uderzyła w płytę ołowiową i zatrzymał się. A kinetyczne, a potencjalna energia tego w stosunku do pieca stała się równa zero. Biorąc pod uwagę piłkę i płytę po uderzeniu, zobaczymy, że ich stan się zmienił: piłka jest lekko spłaszczona, a na kuchence powstał mały dent; Pomiar ich temperatury, stwierdzamy, że słyszeli.

Ogrzewanie oznacza wzrost średniej energii kinetycznej cząsteczek ciała. Podczas deformowania, wzajemne układ cząstek ciała jest zmieniany, dlatego ich potencjalne zmiany energii.

W ten sposób można argumentować, że w wyniku strajku piłki o piecu, transformacja energii mechanicznej, która była opętana na początku eksperymentu, w wewnętrzna energia ciała.

Łatwo jest obserwować odwrotne przejście energii wewnętrznej do mechanicznego.

Na przykład, jeśli weźmiesz gruby zgromadzony naczynie szklane i pompować powietrze przez otwór w wtyczce, a następnie po pewnym czasie, wtyczkę wtykową zawiesza się. W tym momencie mgła jest tworzona w naczyniu. Wygląd mgły oznacza, że \u200b\u200bpowietrze w naczyniu stało się zimniejsze, a zatem jego wewnętrzna energia stomatologiczna zmniejszyła się. Jest to wyjaśnione przez fakt, że sprężone powietrze, które znajdowało się w naczyniu, naciskając wtyczkę (tj. Rozszerzanie), wykonując pracę, zmniejszając jej wewnętrzną energię. Energia rury kinetycznej wzrosła ze względu na wewnętrzną energię sprężonego powietrza.

Tak więc jeden ze sposobów zmiany energii wewnętrznej organizmu jest praca wykonywana przez cząsteczki ciała (lub inne organy) nad tym ciałem. Sposób na zmianę gęstości wewnętrznej energii bez wykonywania pracy transfer ciepła.

Wewnętrzna energia doskonałego pojedynczego gazu Andomowego.

Ponieważ idealne cząsteczki gazu nie współdziałają ze sobą, ich potencjalna energia jest uważana za zero. Wewnętrzna energia idealnego gazu jest określana tylko przez energię kinetyczną mądrzejszego ruchu tłumaczenia jego cząsteczek. Aby go obliczyć, musisz pomnożyć średnią energię kinetyczną jednego atomu na liczbę atomów. . Biorąc pod uwagę, że k. N a \u003d r, Otrzymujemy wartość wewnętrznej energii idealnego gazu:

.

Wewnętrzna energia idealnego pojedynczego gazu jądrowego jest bezpośrednio proporcjonalna do jego temperatury. Jeśli skorzystasz z równania Klapaiona Mendeleev, wyrażenie wewnętrznej energii idealnego gazu może być reprezentowany jako:

.

Należy zauważyć, że zgodnie z wyrazem przeciętnej energii kinetycznej jednego atomu i na mocy ruchu chaotycznego, dla każdego z trzech możliwych kierunków ruchu lub każdy stopień wolności, na osi X., Y. i Z. Jest równa energia.

Liczba stopni wolności - Jest to liczba możliwych niezależnych kierunków cząsteczki.

Gaz, z której każda cząsteczka składa się z dwóch atomów, nazywana jest korytacją. Każdy atom może poruszać się w trzech kierunkach, więc Łączna Możliwe wskazówki ruchu - 6. Ze względu na relacje między cząsteczkami liczba stopni swobody jest zmniejszona o jeden, w tym liczba stopni swobody cząsteczki diatomowej wynosi pięć.

Średnia energia kinetyczna cząsteczki diatomowej jest równa. W związku z tym energia hamującej idealnego gazu dwutlenku jest równa:

.

Wzory wewnętrznej energii idealnego gazu mogą być uogólnione:

.

gdzie jA. - liczba stopni swobody cząsteczek gazu ( jA.\u003d 3 dla monacryki i JA.\u003d 5 dla gazu przewodowego).

Dla idealnych gazów, energia wewnętrzna zależy tylko na jednym parametrze makroskopowym - temperaturze i nie zależy od objętości, ponieważ potencjalna energia jest zerowa (objętość określa średnią odległość między cząsteczkami).

W przypadku prawdziwych gazów potencjalna energia nie jest zerowa. Dlatego energia wewnętrzna w ter-modinom w ogólnym przypadku jest jednoznacznie określona przez parametry charakteryzujące stan tych organów: objętość (V) i temperatury (T).

Każde makroskopowe ciało ma eNERGIAZe względu na jego mikrostowanie. To energia nazywa wewnętrzny (oczywisty U.). Jest równa energii ruchu i interakcji mikrocząstek, z których składa się ciało. Więc, energia wewnętrzna doskonały Gaza. Składa się z energii kinetycznej wszystkich jego cząsteczek, ponieważ można je zlekceważyć w tym przypadku. Dlatego jego energia wewnętrzna wiszące tylko w temperaturze gazu ( U ~T.).

Idealny model gazu zapobiega sobie, że cząsteczki znajdują się na przejażdżce na odległość kilku średnic od siebie. Dlatego energia ich interakcji jest znacznie mniejsza niż energia ruchu i nie może być brana pod uwagę.

Prawdziwe gazy, płyny i solidny Tel. Interakcja mikrocząstek (atomy, cząsteczki, jony itp.) Należy pominąć, ponieważ znacząco wpływa na ich właściwości. Dlatego oni energia wewnętrzna Składa się z energii kinetycznej ruchu termicznego mikrocząstki i potencjalnej energii ich interakcji. Ich wewnętrzna energia z wyjątkiem temperatury T, będzie wiszący z objętości V, Ponieważ pomiar objętości wpływa na odległość między atomami a cząsteczkami, aw konsekwencji, na potencjalnej energii ich interakcji między sobą.

Energia wewnętrzna - Jest to funkcja stanu ciała, która jest określona przez jego temperaturęT. i objętość V.

Energia wewnętrzna nierozpoznany - ale określony przez temperaturęT i objętość ciała V, charakterystyczna dla jego stanu:U \u003d.U (TELEWIZJA)

Do zmień wewnętrzną energię TE-LA, powinieneś zmienić energię lub kinetyczną energię ruchu termicznego mikro-rochów lub potencjalnej energii ich interakcji (lub że razem razem). Jak wiesz, można to zrobić na dwa sposoby - przez wymianę ciepła lub po wykonaniu pracy. W pierwszym przypadku wynika to z transmisji określonej ilości ciepła Q; W drugim - ze względu na wykonanie pracy ZA.

W ten sposób, ilość wykonanych ciepła i pracy miara pomiaru wewnętrznej energii ciała:

Δ U \u003d.Q +.ZA.

Zmiana energii wewnętrznej występuje ze względu na pomieszczenia lub otrzymany organ, którego ilość ciepła lub ze względu na spełnieniem botów Ra.

Jeśli tylko wymiana ciepła, zmień energia wewnętrzna dzieje się, otrzymując lub oddalając pewną ilość ciepła: Δ U \u003d.P. Podczas ogrzewania lub chłodzenia korpusu jest równe:

Δ U \u003d.P. = cm (T 2 - t 1) \u003dcm.Δt.

Podczas topnienia lub krystalizacji krawata energia wewnętrzna Zmienia się ze zmianami potencjalnej energii interakcji mikrocząstek, ponieważ występują zmiany strukturalne w strukturze substancji. W tym przypadku zmiana energii wewnętrznej jest równa ciepła topnienia (krystalilizacji) korpusu: Δ U -Q pl \u003d.λ m, Gdzie λ - Specyficzne ciepło topnienia (krystalizacja) Diabody Tver.

Odparowanie płynów lub kondensacji parowej powoduje również zmianę energia wewnętrznaktóry jest równy ciepła marszu: Δ U \u003d.Q n \u003drm, Gdzie r.- Specyficzna formacja pary podgrzewacza (kondensacja) cieczy-ul.

Zmiana energia wewnętrzna Organy po wdrożeniu pracy mechanicznej (bez wymiany ciepła) numerycznie równej wartości tej pracy: Δ U \u003d.ZA.

Jeśli zmiana w wewnętrznej energii występuje po wymianie ciepła, toΔ U \u003d.Q \u003d.cm (T 2 -T 1)lubΔ U \u003d. Q pl = λ m,lubΔ U \u003d.P. n \u003d.rm.

Dlatego z punktu widzenia fizyki krukującej: Materiał z witryny.

Wewnętrzna energia ciała Jest sumą energii kinetycznej ruchu termicznego atomów, cząsteczek lub innych cząstek, z których składa się, oraz potencjalną energię interakcji między ni-MI; Z termodynamicznego punktu widzenia jest to funkcja stanu ciała (system ciała), który jest wyjątkowo określony przez jego makroparametry - temperaturaT. i objętość V.

W ten sposób, energia wewnętrzna - Jest to energia systemu, która zależy od stanu wewnętrznego. Składa się z energii ruchu termicznego wszystkich mikro cząstek systemu (cząsteczki, atomy, jony, elektrony itp.) Oraz energia ich interakcji. Całkowita wartość energii wewnętrznej jest praktycznie określona, \u200b\u200btak możliwe, więc oblicz zmianę wewnątrz Δ U, który występuje ze względu na wymianę cieplną i wykonanie Ra-Bots.

Wewnętrzna energia ciała jest równa sumie energii kinetycznej ruchu termicznego i potencjalną energią interakcji składników mikro-rochów.

Na tej stronie materiał na temat tematów:

• Z którego wewnętrzna energia stałego

• Metoda zmiany wewnętrznej energii krótkiego podsumowania ciała

• Co makroparametry zależy od wewnętrznej energii ciała

• Szybka wiadomość "przy użyciu energii wewnętrznej ciała"