Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Количество теплоты

Внутренняя энергия - сумма потенциальной энергии взаимодействия частиц, составляющих тело, и кинетическая энергия их беспорядочного теплового движения.

U - внутренняя энергия тела определяется как функция его макроскопических параметров

U = U (T; V)

Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов. Внутренняя энергия не зависит ни от механического движения тела, ни от положения этого тела относительно других тел, так как при изменении положения тела не меняется расстояние между молекулами тела и не меняется скорость частиц. При изменении температуры меняется скорость частиц и значит внутренняя энергия.

К внутренней энергии относят также и энергию, которую называют атомной энергией. При излучении тепловых явлений учитывают только энергию молекул, потому что главным образом она и изменяется в этих явлениях. Поэтому в дальнейшем, говоря о внутренней энергии, мы будем понимать под ней кинетическую энергию теплового движения и потенциальную энергию взаимодействия молекул.

Способы изменения внутренней энергии:

• механическая работа (трение, удар, сгиб и т. д.)

• теплопередача (теплопроводность, конвекция, излучение)

Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной части к другой. Энергию передают частицы, поэтому хорошие теплопроводники – металлы. Плохие теплопроводники – шерсть, волосы, перья птиц, так как между волокнами этих веществ содержится воздух. Ручки кастрюль, сковородок делают из пластмассы, чтобы не обжечься. Дома строят из бревен или кирпича, чтобы предохранить помещение от охлаждения.

При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости, поэтому их нагревают снизу. У потолка воздух всегда теплее, чем вблизи пола, поэтому радиаторы отопления располагаются внизу, а форточки вверху.

Энергия от солнца, основного источника жизни на земле, передается путем излучения. Излучение может осуществляться в отличие от других видов теплопередачи в полном вакууме. Тела по разному поглощают энергию излучения. Из-за этого поверхность шаров, дирижаблей, крылья самолетов красят серебристой краской, а там где используется солнечная энергия, части приборов окрашивают в темный цвет.

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе