Формы обмена энергией

Внутренняя энергия.

Основным термодинамическим понятием термодинамики является внутренняя энергия[4]. Внутренняя энергия системы – энергия, зависящая от её внутреннего состояния. Внутренняя энергия включает в себя энергию хаотического (теплового) движения всех микрочастиц системы и энергию взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия складывается из энергий поступательного, вращательного и колебательного движения молекул и внутримолекулярного, внутриатомного и внутриядерного взаимодействия и так далее. Кинетическая энергия движения системы как целого и её потенциальная энергия во внешних силовых полях во внутреннюю энергию не входят, поскольку зависят от расположения и скоростей внешних тел. Энергию внутримолекулярного взаимодействия часто называют химической.

Внутренняя энергия является внутренним параметром, поскольку определяется взаимным расположением и скоростями тел входящих в систему. Внутренняя энергия является экстенсивным параметром, общая внутренняя энергия системы складывается из суммы внутренних энергий каждой части системы. Внутренняя энергия является функцией состояния, поскольку состояние системы зависит от скоростей и расположения молекул.

Согласно нулевому началу термодинамики состояние системы определяется внешними параметрами и температурой. Это означает, что внутренние параметры хотя и характеризуют равновесное состояние системы, но являются функцией внешних параметров и температуры. Следовательно, внутренняя энергия является функцией внешних параметров и температуры. Поэтому нулевое начало термодинамики, выразив температуру через внутреннюю энергию и внешние параметры, можно сформулировать следующим образом: При термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и внутренней энергии.

При рассмотрении термодинамических процессов огромную роль играют формы обмена энергией.

Существует две формы обмена энергией.

1 форма. Совершение работы, например, механической. При механической работе изменяется положения и скорости внешних тел. Количество энергии переданной при совершении работы называется количеством работы.

2 форма. Теплообмен. Процесс обмена внутренними энергиями соприкасающихся тел, не сопровождающийся производством макроскопической работы, называется теплообменом. Энергия, переданная телу окружающей средой в результате теплообмена, называется количеством теплоты.

Таким образом, теплообмен, как и совершение работы, являются формами обмена энергией. А количество работы и количество теплоты – мерами энергии переданной в соответствующей форме. Про количество работы и количество теплоты имеет смысл говорить только в процессе передачи внутренней энергии. Будучи формами обмена энергией теплообмен и работа, не связаны ни с каким состоянием системы. Поэтому ни количество работы, ни количество теплоты не являются функциями состояния системы, а являются функциями процесса.

Иногда термин теплота используют вместо терминов тепловое движение, или тепловая энергия. Хаотическое движение микрочастиц, называют тепловым движением. Кинетическую энергию хаотичного движения микрочастиц называют тепловой энергией. Просьба, различайте эти термины.

Можно выделить ещё одну форму обмена энергией. Обмен энергией при химических реакциях или фазовых превращениях, связанных с изменением количества вещества компонент.

Дата добавления: 2014-01-04