Loading [MathJax]/jax/element/mml/optable/GreekAndCoptic.js
Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ВНУ́ТРЕННЯЯ ЭНЕ́РГИЯ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 5. Москва, 2006, стр. 476

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:


    Книжная версия:



    Электронная версия:

Авторы: А. Г. Башкиров

ВНУ́ТРЕННЯЯ ЭНЕ́РГИЯ, функ­ция U тер­мо­ди­на­мич. па­ра­мет­ров сис­те­мы (напр., объ­ё­ма V и темп-ры T), из­ме­не­ние ко­торой оп­ре­де­ля­ет­ся ра­бо­той, со­вер­шае­мой од­но­род­ной сис­те­мой при ус­ло­вии её адиа­ба­тич. изо­ля­ции. По­ня­тие «В. э.» ввёл в 1851 У. Том­сон

 >>
(лорд Кель­вин). Су­ще­ст­во­ва­ние функ­ции U(V,T) есть след­ст­вие пер­во­го на­ча­ла тер­мо­ди­на­ми­ки – за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии в при­ме­не­нии к про­цес­сам, в ко­то­рых про­исхо­дит пе­ре­да­ча те­п­ло­ты. При­ра­ще­ние В. э. ΔU=ΔQ-A, где ΔQ ко­ли­чест­во те­п­ло­ты, со­об­щае­мое сис­те­ме, A=pΔV – ра­бо­та, со­вер­шае­мая сис­те­мой, p – дав­ле­ние. Со­глас­но за­ко­ну со­хра­не­ния энер­гии, В. э. яв­ля­ет­ся од­но­знач­ной функ­ци­ей со­стоя­ния фи­зич. сис­те­мы, т. е. одно­знач­ной функ­ци­ей не­за­ви­си­мых пе­ре­мен­ных, оп­ре­де­ляю­щих это со­стоя­ние, напр. темп-ры и объ­ё­ма. Од­но­знач­ность В. э. при­во­дит к то­му, что, хо­тя ΔQ и A за­висят от ха­рак­те­ра про­цес­са, пе­ре­во­дя­ще­го сис­те­му из со­стоя­ния с U_1 в со­стоя­ние с U_2, при­ра­ще­ние ΔU оп­ре­де­ля­ет­ся лишь зна­че­ния­ми В. э. в на­чаль­ном и ко­неч­ном со­стоя­ни­ях: ΔU=U_1-U_2. По­это­му для кру­го­во­го про­цес­са
 >>
пол­ное из­ме­не­ние В. э. рав­но ну­лю и ΔQ=A. При адиа­ба­ти­че­ском про­цес­се
 >>
(ΔQ=0) из­ме­не­ние В. э. рав­но ра­бо­те, со­вер­шае­мой сис­те­мой при бес­ко­неч­но мед­лен­ном, ква­зи­ста­ти­че­ском про­цес­се.

В об­щем слу­чае В. э. есть функ­ция внеш­них и внутр. тер­мо­ди­на­мич. па­ра­мет­ров, вклю­чая темп-ру. Вме­сто темп-ры в ка­че­ст­ве тер­мо­ди­на­мич. па­ра­мет­ра мож­но вы­брать эн­тро­пию S. Со­глас­но вто­ро­му на­ча­лу тер­мо­ди­на­ми­ки, ΔQ=TΔS, то­гда ΔU=TΔS-pΔV. В. э. как функ­ция эн­тро­пии и объ­ё­ма U(S,V) яв­ля­ет­ся од­ним из по­тен­циа­лов тер­мо­ди­на­ми­че­ских

 >>
(ха­рак­те­ри­сти­че­ской функ­ци­ей), т. к. оп­ре­де­ля­ет все тер­мо­ди­на­мич. свой­ст­ва сис­те­мы. Ес­ли сис­те­ма со­сто­ит из n ком­по­нен­тов, то U за­ви­сит (кро­ме S и V) от чис­ла час­тиц N_i в ком­по­нен­тах, i= 1, 2,..., n. Ми­ни­мум U при по­сто­ян­ных эн­тро­пии, объ­ё­ме и мас­сах ком­по­нен­тов оп­ре­де­ля­ет ус­той­чи­вое рав­но­ве­сие мно­го­фаз­ных и много­ком­по­нент­ных сис­тем.

С точ­ки зре­ния мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­ти­че­ской тео­рии В. э. име­ет смысл ср. меха­нич. энер­гии (ки­не­тич. энер­гии и энер­гии взаи­мо­дей­ст­вия) всех час­тиц сис­те­мы. Ес­ли в тер­мо­ди­на­мич. сис­те­му вхо­дит элек­тро­маг­нит­ное по­ле, то его энер­гию так­же вклю­ча­ют во В. э. Ки­не­тич. энер­гия дви­же­ния те­ла как це­ло­го не вхо­дит во внутр. энер­гию.

Для иде­аль­но­го га­за, под­чи­няю­ще­го­ся клас­сич. ста­ти­сти­ке, В. э. за­ви­сит толь­ко от темп-ры: U=C_VT, где C_V – те­п­ло­ём­кость при по­сто­ян­ном объ­ё­ме. Для не­иде­аль­но­го га­за и жид­ко­сти В. э. за­ви­сит так­же от удель­но­го объ­ё­ма v=V/N, где N – чис­ло час­тиц. Напр., для га­за, под­чи­няю­ще­го­ся Ван дер Ва­аль­са урав­не­нию

 >>
, В. э. име­ет вид U=C_VT-a/v, где a – по­сто­ян­ная, учи­ты­ваю­щая вза­им­ное при­тя­же­ние мо­ле­кул.

Вернуться к началу