דוגמאות לאנרגיה פנימית

ה אנרגיה פנימיתעל פי העיקרון הראשון של התרמודינמיקה, זה מובן כקשור לתנועה אקראית של חלקיקים בתוך מערכת. לדוגמה: סוללות, מערבבים נוזל ואדי מים. זה שונה מהאנרגיה המסודרת של מערכות מקרוסקופיות, הקשורות לאובייקטים נעים, בכך שהיא מתייחסת לאנרגיה שמכילים עצמים בקנה מידה מיקרוסקופי ומולקולרי.

א) כן, חפץ עשוי להיות במנוחה מוחלטת וחסר אנרגיה נראית לעין (וגם לא פוטנציאל, לא זה ולא זה קינטיקה), ובכל זאת להתבאס מולקולות בתנועה, נע במהירות גבוהה לשנייה. לאמיתו של דבר, מולקולות אלו ימשכו ויתדפו זה את זה בהתאם לתנאיהם. גורמים כימיים ומיקרוסקופיים, למרות שאין תנועה בעין בלתי מזוינת נצפה.

אנרגיה פנימית נחשבת א גודל נרחבכלומר, קשור לכמות חוֹמֶר במערכת חלקיקים נתונה. שכן הוא כולל את כל הצורות האחרות של אנרגיה חשמלית, קינטית, כימית ופוטנציאלית הכלולה אטומים של א חומר נחוש בדעתו.

סוג זה של אנרגיה מיוצג בדרך כלל על ידי הסימן U.

וריאציה אנרגטית פנימית

האנרגיה הפנימית של מערכות חלקיקים עשוי להשתנות, ללא קשר למיקומו המרחבי או לצורתו הנרכשת (במקרה של נוזלים י גזים). לדוגמא, כשנכנסים חַם למערכת חלקיקים סגורה מוסיפה אנרגיה תרמית שתשפיע על האנרגיה הפנימית של השלם.

עם זאת, אנרגיה פנימית היאפונקציית מצבכלומר, הוא אינו מטפל בווריאציה המחברת בין שני מצבי חומר, אלא למצב הראשוני והאחרון של זה. לכן חישוב הווריאציה של האנרגיה הפנימית במחזור נתון תמיד יהיה אפס, מכיוון שהמצבים הראשוניים והאחרונים הם זהים.

הניסוחים לחישוב וריאציה זו הם:

ניתן לסכם את כל המקרים הללו ואחרים במשוואה המתארת ​​את עקרון שמירת האנרגיה במערכת:

ΔU = Q + W

דוגמאות לאנרגיה פנימית

1. סוללות. בגוף הסוללות הטעונות שוכנת אנרגיה פנימית שמישה, בזכות תגובה כימית בין ה חומצות וה מתכות כבד בפנים. האנרגיה הפנימית כאמור תהיה גדולה יותר כאשר המטען החשמלי שלה הושלם ופחות כאשר היא נצרכה, אם כי ב במקרה של סוללות נטענות, ניתן להגדיל את האנרגיה הזו על ידי החדרת חשמל מהסוללה שקעי חשמל.
2. גזים דחוסים. בהתחשב בכך שגזים נוטים לתפוס את הנפח הכולל של המכולה בה הם נמצאים, מאז האנרגיה הפנימית תשתנה מכיוון שכמות שטח זו גדולה יותר ותגדל כאשר היא פחותה. לפיכך, לגז המפוזר בחדר יש פחות אנרגיה פנימית מאשר אם נדחס אותו בגליל, מכיוון שחלקיקיו ייאלצו לקיים אינטראקציה קרובה יותר.
3. הגדל את טמפרטורת החומר. אם נגדיל את הטמפרטורה של למשל גרם מים אחד וגרם נחושת, שניהם בטמפרטורת בסיס של 0 מעלות צלזיוס, נבחין כי למרות היותה אותה כמות של חומר, קרח ידרוש כמות גדולה יותר של אנרגיה כוללת כדי להגיע לטמפרטורה רצוי. הסיבה לכך היא שהחום הספציפי שלו גבוה יותר, כלומר החלקיקים שלו פחות קולטים לאנרגיה המובאת מאלו של נחושת, ומוסיפים חום לאט הרבה יותר לאנרגיה הפנימית שלו.
4. לנער נוזל. כשאנחנו ממיסים סוכר או מלח במים, או שאנחנו מקדמים תערובות דומה, בדרך כלל ננער את הנוזל בעזרת מכשיר לקידום כמות גדולה יותר התפרקות. זאת בשל העלייה באנרגיה הפנימית של המערכת המיוצרת על ידי הכנסת כמות זו של עבודה (W) הניתנת על ידי פעולתנו, המאפשרת תגובתיות כימית גדולה יותר בין החלקיקים מְעוּרָב.
5. קִיטוֹרשל מים. לאחר הרתחת המים, נבחין כי לאדים יש אנרגיה פנימית גבוהה יותר מהמים הנוזליים שבמיכל. הסיבה לכך היא שלמרות היותן אותן מולקולות (התרכובת לא השתנתה), היא גורמת לטרנספורמציה בפיסיקה הוספנו כמות מסוימת של אנרגיה קלורית (Q) למים, מה שגרם לתסיסה גדולה יותר של אותם חלקיקים.

סוגים אחרים של אנרגיה

לעקוב עם: