Внутренняя энергия системы

Физические основы термодинамики.

Лекции 7-8.

Полная энергия термодинамической системы состоит из кинетической энергии механического движения системы как и целого, потенциальной энергии системы во внешнем поле и внутренней энергии.

Опр.3.4.1. Внутренней энергией называется энергия системы, зависящая только от ее термодинамического состоянии.

Для системы, не подверженной действию внешних сил и находящейся в состоянии макроскопического покоя, внутренняя энергия представляет собой полную энергию системы. В некоторых простейших случаях внутренняя энергия равна разности между полной энергией W системы и суммой кинетической энергии W_K ее макроскопического движения и потенциальной энергии W_п, обусловленной действием на систему внешних силовых полей: .

Внутренняя энергия системы равна сумме:

а) кинетической энергии хаотического движения микрочастиц системы (молекул, атомов, ионов, свободных электронов и др.),

б) потенциальной энергии взаимодействия этих частиц,

в) энергии взаимодействия атомов или ионов в молекулах,

г) энергии электронных оболочек атомов и ионов,

д) внутриядерной энергии,

е) энергии электромагнитного излучения.
Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы: ее изменение при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида процесса и равно (3.4.1.)

Внутренняя энергия может быть определена только с точностью до постоянного слагаемого, которое не может быть найдено методами термодинамики. Однако это несущественно, так как при термодинамическом анализе системы приходится иметь дело не с абсолютными значениями ее внутренней энергии, а с не зависящими от Ua изменениями этой энергии в различных процессах. Поэтому часто полагают f/0 = 0, а под внутренней энергией системы понимают только те ее составляющие, которые изменяются в рассматриваемых процессах. Например, при не слишком высоких температурах внутреннюю энергию идеального газа можно считать равной сумме кинетических энергий хаотического движения его молекул.

Опр.3.4.2. Энтальпией H (теплосодержанием, тепловой функцией) называется функция состояния термодинамической системы, равная сумме ее внутренней энергии и произведения давления на объем системы, выраженного в тех же единицах: (3.4.2.)

Энтальпия идеального газа зависит только от его абсолютной температуры и пропорциональна массе газа.

Обмен энергией между закрытой термодинамической системой и внешними телами может осуществляться:

· путем совершения работы – силовое взаимодействие между телами;

· путем теплообмена.

Дата добавления: 2014-01-07