Vnitřní energie látky

Abychom odpověděli na otázku, jaká je vnitřní energie, připomeňme si příklad, který učitel přinesl a vysvětlil význam kinetické a potenciální energie. Jednoduše řečeno, první je energie posunutí, kterou má každé pohyblivé tělo, a druhá je nerealizovaná schopnost vykonávat práci. A obě tyto energie jsou schopny "proudit" do sebe.

Použijeme příklad. Na plastovém povrchu (olověný plech) je těžká kovová koule. Vezmeme to a zvedneme ji do výšky natažené ruky. Zatímco se pohyboval na vrchol, jeho kinetické energie poklesl a potenciál se zvýšil a dosáhl svého maxima v době zastávky. Ale tady uvolníme míč a pod gravitačním působením se spustí. Co se stane v tomto okamžiku? Je to velmi jednoduché: potenciální (nahromaděná) energie se přemění na zrychlený pohyb. To se stane, dokud míč neklesne na povrch a nezastaví se (proto jsme v příkladu vzali plastovou základnu). Na první pohled se může zdát, že energie míče zmizela, ale to není tak, jak se zvýšila vnitřní energie. Pokud pečlivě prozkoumáte místo pádu, pak je v kovu zuby a koule byla deformována (zejména pokud je to také olovo). Navíc bylo na místě kontaktu uvolněno teplo.

Co se pak děje na molekulární úrovni ve struktuře kovu? Molekuly, které tvoří materiál, jsou navzájem sjednoceny síly vzájemné přitažlivosti a odpudivosti. Deformace způsobuje posun některých z nich, v důsledku čehož se změní celková vnitřní energie. Tyto částice jsou pro oko neviditelné, ale také mají kinetických a potenciálních energií. Přesuny ve vnitřní struktuře kvůli pádu dodávají molekulám dodatečnou energii. Vnitřní energie je způsobena interakcí částic, takže vždy existuje. To je jedna z vlastností hmoty. Vnitřní energie je součtem potenciálu a kinetiky ve všech molekulách a atomech daného těla.

Existuje výpočetní vzorec. Důležitý bod - tato metoda je vhodná pouze pro výpočet ideální plyn. V tom je potenciální energie

F = (I / 2) * (m / M) * T * R,

kde já jsem koeficient stupňů svobody. Zde je vzato v úvahu pouze počet molekul m a teplota okolí T. V reálných plynových médiích je navíc nutné zajistit obsazený objem, tlak a strukturu samotných molekul.

Mluvení o vzájemné přeměně typy energie Je nemožné nezmínit Yu R. R. Mayera. Když se stal lékařem lodi, upozornil na rozdíl v intenzitě barvy krve námořníků a obyvatel chladných zemí. Následně poukázal na jednu z hlavních vlastností energie - její trvalost. Vůbec nezmizí, ale pouze přechází na jiné druhy, zatímco celková hodnota zůstává nezměněna.

Vnitřní energie vody je rovněž předmětem obecných zákonů. Například námořníci dobře známo, že po posledním teplotu dešťové vody mimo loď vždy vyšší než dříve. To bylo způsobeno tím, že atmosférická fronta hlásila část své energie na hmotnost vody a ohřívala ji. Dalším příkladem, který každý člověk narazí denně, je vaření. Stačí, když na sporák položíte nádobu s vodou a zapnete plyn, protože se začne zvyšovat vnitřní energie kapaliny. Molekuly dostávají další impuls, rychlost jejich pohybu se zvyšuje. Počet vzájemných kolizí se tak také zvětší. Pokud však odstraníte zdroj vnější teploty, voda se okamžitě neochladí. Je to způsobeno akumulací vnitřní energie v pohybu. Mimochodem, proces chlazení je také projevem zákona zachování: okolní vzduch se zahřeje a rozšířen, aby se práce.