Materiāla iekšējā enerģija

Lai atbildētu uz jautājumu, kas ir iekšējaisenerģiju, atcerēsimies piemēru, ko skolas skolotājs uzrādīja, izskaidrojot kinētisko un potenciālo enerģiju nozīmi. Vienkārši sakot, pirmā ir pārvietošanas enerģija, kāda ir kustīgajai ķermenim, un otrā ir nerealizētā spēja veikt darbu. Un abi šie enerģijas veidi var "plūst" vienā citā.

Izmantosim piemēru. Uz plastmasas virsmas (svina loksne) ir smagas metāla lodīte. Mēs ņemam to un pacelamies uz izstieptas rokas augstumu. Kamēr viņš pāriet uz augšējo punktu, viņa kinētiskā enerģija samazinājās, un potenciāls palielinājās, sasniedzot maksimālo līmeni apstāšanās brīdī. Bet šeit mēs atbrīvojam bumbu, un tā zem smaguma iedarbības skriešanās uz leju. Kas notiek šajā brīdī? Tas ir ļoti vienkārši: potenciālā (uzkrātā) enerģija tiek pārvērsta paātrinātā kustībā. Tas notiek, kamēr bumba nokrīt uz virsmas un apstājas (tāpēc šajā piemērā mēs paņēmām plastmasas pamatu). No pirmā acu uzmetiena var likties, ka bumbas enerģija ir pazudusi, bet tas tā nav, jo iekšējā enerģija ir palielinājusies. Ja jūs rūpīgi pārbaudīsit krituma vietu, tad metāllūžņā ir denta, un bumba ir deformēta (it īpaši, ja tā ir arī svina). Turklāt siltums tika izlaists kontakta vietā.

Kas notiek šajā molekulārajā līmenī?metāla struktūra Molekulas, kas veido materiālu, ir savstarpēji savienotas ar savstarpējas pievilināšanas un atgrūšanas spēkiem. Deformācija izraisa dažu to pārvietošanu, kā rezultātā mainās kopējā iekšējā enerģija. Šīs daļiņas ir neredzamas acīm, bet tām ir arī kinētiskās un potenciālās enerģijas. Iekšējās struktūras novirzes samazinājuma dēļ rada molekulām papildu enerģiju. Iekšējā enerģija ir saistīta ar daļiņu mijiedarbību, tāpēc tā vienmēr pastāv. Tas ir viens no jautājuma raksturojumiem. Iekšējā enerģija ir potenciāla un kinētikas summa, kas raksturīga visām konkrētās ķermeņa molekulām un atomiem.

Ir aprēķina formula. Svarīgs punkts - šī metode ir piemērota tikai ideālas gāzes aprēķināšanai. Tajā ir potenciālā enerģija

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

kur es esmu brīvības pakāpju koeficients. Šeit ņem vērā tikai m molekulu skaitu m un apkārtējās vides temperatūru T. Reālā gāzu vidē papildus ir jānodrošina pašu molekulu aizņemtais tilpums, spiediens un struktūra.

Runājot par enerģijas veidu savstarpēju pārveidošanuNav iespējams pieminēt J. R. Mayer. Būdams kuģa ārsts, viņš vērsa uzmanību uz atšķirību asu krāsas intensitāti jūrniekiem un auksto valstu iedzīvotājiem. Pēc tam viņš norādīja uz vienu no galvenajām enerģijas īpašībām - tās pastāvīgumu. Tas nezudīs nevienā vietā, bet tikai pārvēršas par citām sugām, bet kopējā vērtība paliek nemainīga.

Iekšējā ūdens enerģija ir pakļauta arī vispārējailikumi. Piemēram, jūrniekiem ir labi zināms, ka pēc vētras ūdens temperatūra aiz kuģa vienmēr ir augstāka nekā pirms tam. Tas bija saistīts ar faktu, ka atmosfēras priekšpuse paziņoja daļu savas enerģijas uz ūdens masu, to apsildot. Vēl viens piemērs, ka ikviena persona, kas katru dienu saskaras, ir vārīta. Pietiek, lai uz plīts uzpildītu ūdens trauku un ieslēgtu gāzi, jo šķidruma iekšējā enerģija sāk palielināties. Molekulas saņem papildu impulsu, to kustības ātrums palielinās. Līdz ar to palielinās arī savstarpējo sadursmju skaits. Bet, ja noņemat ārējās temperatūras avotu, tad ūdens nekad netiks atdzisis. Tas ir saistīts ar iekšējās enerģijas uzkrāšanos kustībā. Starp citu, dzesēšanas process arī atspoguļo likuma par saglabāšanu izpausmi: apkārtējais gaiss uzsilst un paplašinās, pabeidzot darbu.