Внутренняя энергия и теплота

Внутренняя энергия – это общий запас энергии системы за вычетом кинетической энергии движения центра масс и потенциальной энергии системы. Этот общий запас включает энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию колебательного движения атомов и атомных групп, энергию взаимодействия ядер и электронов, энергию взаимодействия нуклонов в ядре.

В случае индивидуальных веществ внутренняя энергия зависит от их химической природы, фазового состояния, массы, а также от температуры и давления.

Внутренняя энергия сложной (многофазной) системы постоянного состава является аддитивной функцией составляющих ее подсистем, т.е. равна сумме величин, характеризующих каждую из подсистем.

Может возникнуть вопрос, известна ли абсолютная величина внутренней энергии? Поиск ответа приводит к постановке другого вопроса, а именно: существует ли материя, лишенная всякой энергии, в том числе и внутриядерной? Поскольку представить такое состояние на современном этапе развития науки невозможно, то мы приходим к выводу, что абсолютное значение внутренней энергии, как и абсолютные значения всех функций, включающих внутреннюю энергию, неизвестны.

Незнание абсолютного значения внутренней энергии никаких неудобств, однако, не создает, поскольку в рамках химической термодинамики оперируют не абсолютными, а разностными значениями энергии, характеризующими ее изменение при переходе системы из начального в конечное состояние.

В отличие от внутренней энергии теплота не может существовать вне процесса и не является свойством системы. Теплота, как принято говорить, есть совокупность микрофизических процессов передачи энергии (от источника к системе). Действительно, в любом циклическом процессе внутренняя энергия системы остается неизменной (), что приводит к равенству:и, следовательно, как теплота, так и работа, являются функциями пути осуществления процесса.

Данные характеристики могут приобрести свойства функций состояния только в особых условиях. Это реализуется:

1) при адиабатическом расширении газа, т.е. при отсутствии теплообмена с окружающей средой, работа производится за счет изменения внутренней энергии:

Q= 0 и адиаб;

2) в изохорических процессах, когда работа не совершается

() и ;

3) при изобарическом расширении идеального газа, когда единственным видом работы является работа расширения

Так как в последнем случае U, p, V являются функциями состояния, то и QРдолжна быть также функцией состояния.

Дата добавления: 2014-01-20