www.wikidata.uk-ua.nina.az

Внутрішня енергія Поняття внутрішня енергія стосується термодинаміки статистичної фізики а також фізики суцільних середо

Внутрішня енергія

Поняття внутрішня енергія стосується термодинаміки, статистичної фізики, а також фізики суцільних середовищ. Всяка термодинамічна система складається з величезної кількості часток. Енергія руху і взаємодії цих часток називається енергією системи. Повна енергія термодинамічної системи розділяється на зовнішню і внутрішню. Частина енергії, що складається з енергії руху системи як цілого і потенціальної енергії, називається зовнішньою енергією, друга частина — відноситься до внутрішньої енергії.

З позиції молекулярно-кінетичної теорії внутрішня енергія системи вимірюється рівнем кінетичної енергії молекул цього тіла, проте подібні погляди недостатні для пояснення всіх відомих явищ виділення енергії (хімічні , атомно-ядерні реакції, тощо). Питання про істинну природу внутрішньої енергії тіл тісно пов'язане з вивченням будови матерії, що виходить за рамки можливостей першого закону термодинаміки. В основу побудови феноменологічної термодинаміки покладено загальне визначення внутрішньої енергії тіл і систем, яке не обмежує можливостей строгої побудови цієї науки на базі постулатів загальнолюдського досвіду.

З цієї точки зору: Внутрішньою енергією рівноважної термодинамічної системи називається повний запас енергії внутрішнього стану системи, визначуваний залежно від деформаційних координат і температури.


Повний запас енергії внутрішнього стану системи () не може вважатись відомим ні на якому рівні розвитку природознавства, проте ця обставина не обмежує рівня спільності і точності математичних виразів основних принципів і розрахункових співвідношень термодинаміки, оскільки в ці співвідношення входять лише величини зміни внутрішньої енергії. Перелік складових частин повної енергії, що входять у внутрішню енергію, непостійний і залежить від вирішуваної задачі. Інакше кажучи, внутрішня енергія — це не специфічний вид енергії, а сукупність тих змінюваних складових частин повної енергії системи, які слід враховувати в конкретній ситуації.

Визначення супутніх понять

  1. Термодинамічна система — виділена з довкілля макроскопічна частина простору, обмежена реальною або уявною поверхнею розділу. Термодинамічними системами вважають тільки ті макроскопічні системи, що знаходяться в рівноважному стані.
  2. Макроскопічними параметрами термодинамічної системи називають всі макроскопічні ознаки, що характеризують таку систему в її ставленні до навколишніх тіл.
  3. Стан термодинамічної системи — сукупність незалежних макроскопічних параметрів, що визначають її властивості.
  4. Термодинамічний процес — сукупність змін стану термодинамічної системи при переході з одного рівноважного стану в другий.


Історична довідка

Поняття внутрішня енергія ввів у термодинаміку Рудольф Клаузіус (1850) , що не стурбувався привласненням спеціального найменування функції , використаною вченим в математичному формулюванні першого закону термодинаміки. Згодом Клаузіус називав функцію просто енергією. Вільям Томсон (лорд Кельвін) (1851) в статті «Про динамічну теорію теплоти дав цій новій фізичній величині прийняте донині трактування і назву Механічна енергія. Термін внутрішня енергія (internal energy) належить У. Ренкіну.

Властивості внутрішньої енергії

  • Внутрішня енергія є скалярна величина, яка не залежить від вибору системи відліку. В її склад не входить кінетична енергія руху і потенційна енергія положення системи як єдиного цілого, а також кінетична

енергія середовища у середині системи (енергія зміщення елементарних областей при деформації твердих тіл і енергія потоків рідин і газів в середовищі).

  • Внутрішня енергія є величина адитивна, тобто внутрішня енергія системи дорівнює сумі внутрішніх енергій її підсистем.
  • Внутрішня енергія задається з точністю до постійного доданку, що залежить від обраного нуля відліку (наприклад, °C і 760 мм рт. ст.)
  • Внутрішня енергія є функцією стану термодинамічної системи.


На останній властивості ми зупинимося окремо.

Функції стану і функції процесів в термодинаміці

Рис. Термодинамічний цикл

1. Функції змінних величин, які залежать від початкового і кінцевого станів системи і не залежать від шляху процесу, називаються функціями стану. Функції стану — це характеристики, які в кожній точці термодинамічної системи мають цілком певне значення, наприклад: внутрішня енергія, ентальпія, ентропія і так далі. Пояснемо це на прикладі. Візьмемо довільну термодинамічну систему, в якій відбувається деякий круговий термодинамічний процес, зображений на рисунку. Для наочності представимо його графічно в координатах . Під час проходження циклу система отримує теплоту і здійснює роботу . При цьому, відповідно до закону збереження і перетворення енергії, має виконуватися рівність: . Розіб'ємо цикл на дві частини: першу (I)— 1-2-3 і другу (II)— 3-4-1. Пробігаючи першу частину циклу система одержує теплоту і здійснює роботу , а для другої частини циклу маєм, відповідно, і . Згідно рівнянням маєм:


або


Якщо другу частину циклу система проходить в зворотному напрямі, тобто шляхом 1-4-3, знаки теплоти і роботи міняються на зворотні. Тому для двох різних траєкторій переходу системи від стану 1 до стану 3 маємо:



Якщо повторити ці міркування для шляхів I і II і всіляких інших траєкторій, дійдемо висновку, що при будь-якому шляху переходу системи із стану 1 у стан 3 різниця залишається постійною:



Тут — номер шляху. Різницю можна розглядати як зміну деякої функції



Величина показує, на скільки отримана системою теплота більше, ніж виконана нею робота; різниця між цими величинами є енергія, витрачена на зміну енергетичного стану самої системи. Тому функції дали назву внутрішня енергія. Внутрішня енергія термодинамічної системи включає кінетичну енергію усіх видів руху структурних її часток і потенційну енергію сил взаємодії між ними. Кінетична енергія залежить від температури, а потенційна енергія - від відстані між частками, тобто від займаного системою об'єму, у зв'язку з чим внутрішню енергію зручно виражати у вигляді функції двох змінних: питомого об'єму і температури: Як було показано вище, зміна внутрішньої енергії при переході системи з стану 1 у стан 2 не залежить від виду процесу переходу і дорівнює різниці рівней значень внутрішніх енергій в цих станах:



З урахуванням того, що , диференціал внутрішньої енергії має вигляд:



А оскільки і температура, і питомий об'єм — параметри стану системи, то і внутрішня енергія є функцією стану і повним диференціалом. (Строгий доказ див. в книзі (рос.) Н.В. Аршава "Функции состояния термодинамических систем и функции термодинамических процессов".

2. Стан системи описується також за допомогою термодинамічних функцій, що не є незалежними від шляху переходу системи з одного стану до другого і не є повними диференціалами, наприклад , теплота і робота . На відміну від функцій стану ці функції називають функціями процесу, або переходу. Теплота є кількість переданої з довкілля енергії в хаотичній формі, а робота є кількість переданої енергії у впорядкованій формі. Відмінність теплоти і роботи від внутрішньої енергії полягає в тому, що внутрішня енергія, є енергією хаотичного руху усіх мікрочасток системи, яка визначається в даний момент часу через власні (внутрішні) величини —(параметри стану), а теплота і робота визначаються не лише через параметри стану, але і через зовнішні (граничні) величини, що характеризують особливості взаємодії системи з довкіллям, тобто характеризують термодинамічний процес. Що стосується зміни (приросту) внутрішньої енергії , то він є повним диференціалом, що однозначно визначається через параметри системи, (наприклад, температуру і об'єм), тоді як елементарні величини теплоти і роботи є часткові (парціальні) прирости енергії системи, які на відміну від повних і частинний приростів, не можуть бути однозначно визначені через параметри системи, і таким чином не є функціями аргументів. Інакше кажучи, відмінність теплоти і роботи як частинних приростів енергії від повного приросту енергії (повного диференціала) полягає в тому, що повний приріст енергії залежить лише від значень енергії у початковому і кінцевому станах системи, а часткові прирости енергії (теплота і робота) залежать не лише від початкового і кінцевого стану, але і від співвідношення (відносної долі) цих величин в повній зміні енергії, тобто від процесу. Проте, якщо процес заданий і звісна доля теплоти і роботи, то вона більше не є змінною величиною, що визначає процес, і тоді теплота і робота , як і внутрішня енергія, будуть функціями стану системи.

6. Зміна стану термодинамічної системи.

При побудові термодинаміки приймається, що всі можливі енергетичні взаємодії між тілами зводяться лише до передачі теплоти і роботи. У процесах зміни стану термодинамічної системи відбувається обмін енергією з довкіллям у вигляді передачі певної кількості теплоти або роботи, в результаті чого внутрішня енергія системи змінюється. У незамкнутому процесі, при будь-якій зміні стану системи від вихідного стану 1 до деякого кінцевого стану 2, різниця між отриманою кількістю теплоти і виконаною системою роботою має одне і те ж значення, незалежно від шляху переходу зі стану 1 в стан 2.

У круговому процесі, при поверненні системи з любого стану до вихідного, усі параметри системи, які є функціями стану, отримують первісне значення. Згідно з першим законом термодинаміки, при будь-якому круговому процесі зміни термодинамічної системи, різниця між отриманою системою кількістю теплоти і здійсненою нею роботою дорівнює нулю.

або в інтегральному вигляді:

Експериментальне визначення внутрішньої енергії

У рамках термодинаміки абсолютне значення внутрішньої енергії знайдене бути не може, оскільки вона задається з точністю до аддитивної постійної. Експериментально можна визначити зміну внутрішньої енергії, а невизначеність, обумовлену аддитивною постійною, усунути вибором стандартного стану у якості стану відліку. З наближенням температури до абсолютного нуля внутрішня енергія стає незалежною від температури і наближається до певного постійного значення, яке може бути прийняте за початок відліку внутрішньої енергії. З метрологічної точки зору знаходження зміни внутрішньої енергії є непрямий вимір, оскільки цю зміну визначають за результатами прямих вимірів інших фізичних величин, функціонально пов'язаних зі зміною внутрішньої енергії.


Внутрішня енергія фотонного газу

У термодинаміці рівноважне теплове випромінювання розглядають як фотонний газ, що заповнює об`єм. Внутрішня енергія такої системи безмасових частинок, що дається законом Стефана─ Больцмана, дорівнює :

,

де — постійна Стефана-Больцмана, — електродинамічна постійна (швидкість світла у вакуумі). З цього виразу випливає, що внутрішня енергія фотонного газу адитивна за об'ємом.

Канонічне рівняння стану для внутрішньої енергії фотонного газу має вигляд:


(Канонічне рівняння стану для внутрішньої енергії фотонного газу)


Внутрішня енергія, як термодинамічний потенціал

Оскільки внутрішня енергія є функцією стану, то її можна визначити як термодинамічний потенціал, залежний від об'єму, числа частинок у системі, та ентропії:

Для квазістатичних процесів виконується співвідношення:

де —температура, — ентропія, — тиск, — хімічний потенціал,— кількість частинок у системі.


Примітки

  1. Базаров И.П., 2010, с. 24─25.
  2. ↑ Белоконь Н.И., 1968, с. 32─33.
  3. Герасимов Я.И. и др., 1964, с. 31.
  4. Агеев Е.П., 2005, с. 20.
  5. Базаров И.П., 2010, с. 14.
  6. Базаров И.П., 2010, с. 15.
  7. Нащокин В.В., 1975, с. 15.
  8. Кричевский И. Р., 1970, с. 126.
  9. Аршава Н.В., 2006, с. 38—39.
  10. Химическая энциклопедия, т.4, 1995, с. 413.
  11. Гуггенгейм, Современная термодинамика.
  12. Базаров И.П., 2010, с. 157.

Джерела

  • Агеев Е.П. Неравновесная термодинамика. — 2-е изд. — М. : МЦНМО, 2005. — 160 с. — ISBN 5-94057-191-3.
  • Аршава Н.В. Функции состояния термодинамических систем и функции термодинамических процессов. — 2-е изд. — Ухта : УГТУ, 2006. — 79 с. — ISBN 5-88179-298-Х.
  • Базаров И.П. Термодинамика. — 5-е. — СПб.—М.—Краснодар : Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература) — ISBN 978-5-8114-1003-3.
  • Белоконь Н.И. Основные принципы термодинамики. — М. : Недра, 1968. — 112 с.
  • Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии. — М.—Л. : "Химия", 1964. — Т. 1. — 624 с.
  • Гуггенгейм. Современная термодинамика, изложенная по методу У. Гиббса / Пер. под ред. проф. С. А. Щукарева. — Л.—М. : Госхимиздат. — 188 с.
  • Кричевский И. Р. Понятия и основы термодинамики. — 2-е изд. — М. : Химия, 1970. — 440 с.
  • Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. — 2-е изд. — М. : "Высшая школа", 1975. — 496 с.
  • Химическая энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М., 1995. — Т. 4. — 640 с. — ISBN 5-85270-092-4.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Ponyattya vnutrishnya energiya stosuyetsya termodinamiki statistichnoyi fiziki a takozh fiziki sucilnih seredovish Vsyaka termodinamichna sistema skladayetsya z velicheznoyi kilkosti chastok Energiya ruhu i vzayemodiyi cih chastok nazivayetsya energiyeyu sistemi Povna energiya termodinamichnoyi sistemi rozdilyayetsya na zovnishnyu i vnutrishnyu Chastina energiyi sho skladayetsya z energiyi ruhu sistemi yak cilogo i potencialnoyi energiyi nazivayetsya zovnishnoyu energiyeyu druga chastina vidnositsya do vnutrishnoyi energiyi 1 Z poziciyi molekulyarno kinetichnoyi teoriyi vnutrishnya energiya sistemi vimiryuyetsya rivnem kinetichnoyi energiyi molekul cogo tila prote podibni poglyadi nedostatni dlya poyasnennya vsih vidomih yavish vidilennya energiyi himichni atomno yaderni reakciyi tosho Pitannya pro istinnu prirodu vnutrishnoyi energiyi til tisno pov yazane z vivchennyam budovi materiyi sho vihodit za ramki mozhlivostej pershogo zakonu termodinamiki V osnovu pobudovi fenomenologichnoyi termodinamiki pokladeno zagalne viznachennya vnutrishnoyi energiyi til i sistem yake ne obmezhuye mozhlivostej strogoyi pobudovi ciyeyi nauki na bazi postulativ zagalnolyudskogo dosvidu 2 Z ciyeyi tochki zoru Vnutrishnoyu energiyeyu rivnovazhnoyi termodinamichnoyi sistemi nazivayetsya povnij zapas energiyi vnutrishnogo stanu sistemi viznachuvanij zalezhno vid deformacijnih koordinat i temperaturi U U x 1 x 2 x n t displaystyle U U x 1 x 2 x n t Povnij zapas energiyi vnutrishnogo stanu sistemi U displaystyle U ne mozhe vvazhatis vidomim ni na yakomu rivni rozvitku prirodoznavstva prote cya obstavina ne obmezhuye rivnya spilnosti i tochnosti matematichnih viraziv osnovnih principiv i rozrahunkovih spivvidnoshen termodinamiki oskilki v ci spivvidnoshennya vhodyat lishe velichini zmini vnutrishnoyi energiyi 2 Perelik skladovih chastin povnoyi energiyi sho vhodyat u vnutrishnyu energiyu nepostijnij i zalezhit vid virishuvanoyi zadachi Inakshe kazhuchi vnutrishnya energiya ce ne specifichnij vid energiyi a sukupnist tih zminyuvanih skladovih chastin povnoyi energiyi sistemi yaki slid vrahovuvati v konkretnij situaciyi 3 Zmist 1 Viznachennya suputnih ponyat 2 Istorichna dovidka 3 Vlastivosti vnutrishnoyi energiyi 4 Funkciyi stanu i funkciyi procesiv v termodinamici 5 Eksperimentalne viznachennya vnutrishnoyi energiyi 6 Vnutrishnya energiya fotonnogo gazu 7 Vnutrishnya energiya yak termodinamichnij potencial 8 Primitki 9 DzherelaViznachennya suputnih ponyat RedaguvatiTermodinamichna sistema vidilena z dovkillya makroskopichna chastina prostoru obmezhena realnoyu abo uyavnoyu poverhneyu rozdilu Termodinamichnimi sistemami vvazhayut tilki ti makroskopichni sistemi sho znahodyatsya v rivnovazhnomu stani 4 Makroskopichnimi parametrami termodinamichnoyi sistemi nazivayut vsi makroskopichni oznaki sho harakterizuyut taku sistemu v yiyi stavlenni do navkolishnih til 5 Stan termodinamichnoyi sistemi sukupnist nezalezhnih makroskopichnih parametriv sho viznachayut yiyi vlastivosti 6 Termodinamichnij proces sukupnist zmin stanu termodinamichnoyi sistemi pri perehodi z odnogo rivnovazhnogo stanu v drugij 7 Istorichna dovidka RedaguvatiPonyattya vnutrishnya energiya vviv u termodinamiku Rudolf Klauzius 1850 sho ne sturbuvavsya privlasnennyam specialnogo najmenuvannya funkciyi U displaystyle U vikoristanoyu vchenim v matematichnomu formulyuvanni pershogo zakonu termodinamiki 8 Zgodom Klauzius nazivav funkciyu U displaystyle U prosto energiyeyu Vilyam Tomson lord Kelvin 1851 v statti Pro dinamichnu teoriyu teploti dav cij novij fizichnij velichini prijnyate donini traktuvannya i nazvu Mehanichna energiya Termin vnutrishnya energiya internal energy nalezhit U Renkinu Vlastivosti vnutrishnoyi energiyi RedaguvatiVnutrishnya energiya ye skalyarna velichina yaka ne zalezhit vid viboru sistemi vidliku V yiyi sklad ne vhodit kinetichna energiya ruhu i potencijna energiya polozhennya sistemi yak yedinogo cilogo a takozh kinetichnaenergiya seredovisha u seredini sistemi energiya zmishennya elementarnih oblastej pri deformaciyi tverdih til i energiya potokiv ridin i gaziv v seredovishi Vnutrishnya energiya ye velichina aditivna tobto vnutrishnya energiya sistemi dorivnyuye sumi vnutrishnih energij yiyi pidsistem Vnutrishnya energiya zadayetsya z tochnistyu do postijnogo dodanku sho zalezhit vid obranogo nulya vidliku napriklad C i 760 mm rt st Vnutrishnya energiya ye funkciyeyu stanu termodinamichnoyi sistemi Na ostannij vlastivosti mi zupinimosya okremo Funkciyi stanu i funkciyi procesiv v termodinamici Redaguvati Ris Termodinamichnij cikl1 Funkciyi zminnih velichin yaki zalezhat vid pochatkovogo i kincevogo staniv sistemi i ne zalezhat vid shlyahu procesu nazivayutsya funkciyami stanu Funkciyi stanu ce harakteristiki yaki v kozhnij tochci termodinamichnoyi sistemi mayut cilkom pevne znachennya napriklad vnutrishnya energiya entalpiya entropiya i tak dali Poyasnemo ce na prikladi Vizmemo dovilnu termodinamichnu sistemu v yakij vidbuvayetsya deyakij krugovij termodinamichnij proces zobrazhenij na risunku Dlya naochnosti predstavimo jogo grafichno v koordinatah P V displaystyle P V Pid chas prohodzhennya ciklu sistema otrimuye teplotu Q c displaystyle Q c i zdijsnyuye robotu A c displaystyle A c Pri comu vidpovidno do zakonu zberezhennya i peretvorennya energiyi maye vikonuvatisya rivnist Q c A c displaystyle Q c A c Rozib yemo cikl na dvi chastini pershu I 1 2 3 i drugu II 3 4 1 Probigayuchi pershu chastinu ciklu sistema oderzhuye teplotu Q 1 2 3 displaystyle Q 1 2 3 i zdijsnyuye robotu A 1 2 3 displaystyle A 1 2 3 a dlya drugoyi chastini ciklu mayem vidpovidno Q 3 4 1 displaystyle Q 3 4 1 i A 3 4 1 displaystyle A 3 4 1 Zgidno rivnyannyam Q c A c displaystyle Q c A c mayem Q 1 2 3 I Q 3 4 1 I I A 1 2 3 I A 3 4 1 I I displaystyle Q 1 2 3 I Q 3 4 1 II A 1 2 3 I A 3 4 1 II aboQ 1 2 3 I A 1 2 3 I A 3 4 1 I I Q 3 4 1 I I displaystyle Q 1 2 3 I A 1 2 3 I A 3 4 1 II Q 3 4 1 II Yaksho drugu chastinu ciklu sistema prohodit v zvorotnomu napryami tobto shlyahom 1 4 3 znaki teploti i roboti minyayutsya na zvorotni Tomu dlya dvoh riznih trayektorij perehodu sistemi vid stanu 1 do stanu 3 mayemo Q 1 3 I A 1 3 I Q 1 3 I I A 1 3 I I displaystyle Q 1 3 I A 1 3 I Q 1 3 II A 1 3 II Yaksho povtoriti ci mirkuvannya dlya shlyahiv I i II i vsilyakih inshih trayektorij dijdemo visnovku sho pri bud yakomu shlyahu perehodu sistemi iz stanu 1 u stan 3 riznicya Q A displaystyle Q A zalishayetsya postijnoyu Q A 1 3 i displaystyle Q A 1 3 i Tut i displaystyle i nomer shlyahu Riznicyu Q A 1 3 displaystyle Q A 1 3 mozhna rozglyadati yak zminu deyakoyi funkciyi U displaystyle U Q A 1 3 D U U 3 U 1 displaystyle Q A 1 3 Delta U U 3 U 1 Velichina D U displaystyle Delta U pokazuye na skilki otrimana sistemoyu teplota bilshe nizh vikonana neyu robota riznicya mizh cimi velichinami ye energiya vitrachena na zminu energetichnogo stanu samoyi sistemi Tomu funkciyi U displaystyle U dali nazvu vnutrishnya energiya Vnutrishnya energiya termodinamichnoyi sistemi vklyuchaye kinetichnu energiyu usih vidiv ruhu strukturnih yiyi chastok i potencijnu energiyu sil vzayemodiyi mizh nimi Kinetichna energiya zalezhit vid temperaturi a potencijna energiya vid vidstani mizh chastkami tobto vid zajmanogo sistemoyu ob yemu u zv yazku z chim vnutrishnyu energiyu zruchno virazhati u viglyadi funkciyi dvoh zminnih pitomogo ob yemu i temperaturi U v T displaystyle U v T Yak bulo pokazano vishe zmina vnutrishnoyi energiyi pri perehodi sistemi z stanu 1 u stan 2 ne zalezhit vid vidu procesu perehodu i dorivnyuye riznici rivnej znachen vnutrishnih energij v cih stanah D U U 2 U 1 displaystyle Delta U U 2 U 1 Z urahuvannyam togo sho U v T displaystyle U v T diferencial vnutrishnoyi energiyi maye viglyad d U U T v d T U v T d v displaystyle dU left frac partial U partial T right v dT left frac partial U partial v right T dv A oskilki i temperatura i pitomij ob yem parametri stanu sistemi to i vnutrishnya energiya ye funkciyeyu stanu i povnim diferencialom 9 Strogij dokaz div v knizi ros N V Arshava Funkcii sostoyaniya termodinamicheskih sistem i funkcii termodinamicheskih processov 2 Stan sistemi opisuyetsya takozh za dopomogoyu termodinamichnih funkcij sho ne ye nezalezhnimi vid shlyahu perehodu sistemi z odnogo stanu do drugogo i ne ye povnimi diferencialami napriklad teplota Q displaystyle Q i robota A displaystyle A Na vidminu vid funkcij stanu ci funkciyi nazivayut funkciyami procesu abo perehodu Teplota Q displaystyle Q ye kilkist peredanoyi z dovkillya energiyi v haotichnij formi a robota A displaystyle A ye kilkist peredanoyi energiyi u vporyadkovanij formi Vidminnist teploti i roboti vid vnutrishnoyi energiyi U displaystyle U polyagaye v tomu sho vnutrishnya energiya ye energiyeyu haotichnogo ruhu usih mikrochastok sistemi yaka viznachayetsya v danij moment chasu cherez vlasni vnutrishni velichini parametri stanu a teplota i robota viznachayutsya ne lishe cherez parametri stanu ale i cherez zovnishni granichni velichini sho harakterizuyut osoblivosti vzayemodiyi sistemi z dovkillyam tobto harakterizuyut termodinamichnij proces Sho stosuyetsya zmini prirostu vnutrishnoyi energiyi d U displaystyle dU to vin ye povnim diferencialom sho odnoznachno viznachayetsya cherez parametri sistemi napriklad temperaturu i ob yem todi yak elementarni velichini teploti d Q displaystyle delta Q i roboti d A displaystyle delta A ye chastkovi parcialni prirosti energiyi sistemi yaki na vidminu vid povnih d U displaystyle dU i chastinnij prirostiv U displaystyle partial U ne mozhut buti odnoznachno viznacheni cherez parametri sistemi i takim chinom ne ye funkciyami argumentiv Inakshe kazhuchi vidminnist teploti i roboti yak chastinnih prirostiv energiyi vid povnogo prirostu energiyi povnogo diferenciala polyagaye v tomu sho povnij pririst energiyi zalezhit lishe vid znachen energiyi u pochatkovomu i kincevomu stanah sistemi a chastkovi prirosti energiyi teplota i robota zalezhat ne lishe vid pochatkovogo i kincevogo stanu ale i vid spivvidnoshennya vidnosnoyi doli cih velichin v povnij zmini energiyi tobto vid procesu Prote yaksho proces zadanij i zvisna dolya teploti i roboti to vona bilshe ne ye zminnoyu velichinoyu sho viznachaye proces i todi teplota i robota yak i vnutrishnya energiya budut funkciyami stanu sistemi 6 Zmina stanu termodinamichnoyi sistemi Pri pobudovi termodinamiki prijmayetsya sho vsi mozhlivi energetichni vzayemodiyi mizh tilami zvodyatsya lishe do peredachi teploti i roboti U procesah zmini stanu termodinamichnoyi sistemi vidbuvayetsya obmin energiyeyu z dovkillyam u viglyadi peredachi pevnoyi kilkosti teploti abo roboti v rezultati chogo vnutrishnya energiya sistemi U displaystyle U zminyuyetsya U nezamknutomu procesi pri bud yakij zmini stanu sistemi vid vihidnogo stanu 1 do deyakogo kincevogo stanu 2 riznicya mizh otrimanoyu kilkistyu teploti i vikonanoyu sistemoyu robotoyu maye odne i te zh znachennya nezalezhno vid shlyahu perehodu zi stanu 1 v stan 2 Q 1 2 A 1 2 i d e m displaystyle Q 1 2 A 1 2 idem U krugovomu procesi pri povernenni sistemi z lyubogo stanu do vihidnogo usi parametri sistemi yaki ye funkciyami stanu otrimuyut pervisne znachennya Zgidno z pershim zakonom termodinamiki pri bud yakomu krugovomu procesi zmini termodinamichnoyi sistemi riznicya mizh otrimanoyu sistemoyu kilkistyu teploti Q displaystyle Q i zdijsnenoyu neyu robotoyu A displaystyle A dorivnyuye nulyu d Q d A 0 displaystyle delta Q delta A 0 abo v integralnomu viglyadi Q A 0 displaystyle Q A 0 Eksperimentalne viznachennya vnutrishnoyi energiyi RedaguvatiU ramkah termodinamiki absolyutne znachennya vnutrishnoyi energiyi znajdene buti ne mozhe oskilki vona zadayetsya z tochnistyu do additivnoyi postijnoyi Eksperimentalno mozhna viznachiti zminu vnutrishnoyi energiyi a neviznachenist obumovlenu additivnoyu postijnoyu usunuti viborom standartnogo stanu u yakosti stanu vidliku 10 Z nablizhennyam temperaturi do absolyutnogo nulya vnutrishnya energiya staye nezalezhnoyu vid temperaturi i nablizhayetsya do pevnogo postijnogo znachennya yake mozhe buti prijnyate za pochatok vidliku vnutrishnoyi energiyi Z metrologichnoyi tochki zoru znahodzhennya zmini vnutrishnoyi energiyi ye nepryamij vimir oskilki cyu zminu viznachayut za rezultatami pryamih vimiriv inshih fizichnih velichin funkcionalno pov yazanih zi zminoyu vnutrishnoyi energiyi Vnutrishnya energiya fotonnogo gazu RedaguvatiU termodinamici rivnovazhne teplove viprominyuvannya rozglyadayut yak fotonnij gaz sho zapovnyuye ob yem Vnutrishnya energiya takoyi sistemi bezmasovih chastinok sho dayetsya zakonom Stefana Bolcmana dorivnyuye 11 U 4 s c V T 4 displaystyle U frac 4 sigma c VT 4 de s displaystyle sigma postijna Stefana Bolcmana c displaystyle c elektrodinamichna postijna shvidkist svitla u vakuumi Z cogo virazu viplivaye sho vnutrishnya energiya fotonnogo gazu aditivna za ob yemom Kanonichne rivnyannya stanu dlya vnutrishnoyi energiyi fotonnogo gazu maye viglyad 12 U S V 4 s c V 3 c S 16 s V 4 3 displaystyle U S V frac 4 sigma c V left frac 3cS 16 sigma V right mathsf frac 4 3 Kanonichne rivnyannya stanu dlya vnutrishnoyi energiyi fotonnogo gazu Vnutrishnya energiya yak termodinamichnij potencial RedaguvatiOskilki vnutrishnya energiya ye funkciyeyu stanu to yiyi mozhna viznachiti yak termodinamichnij potencial zalezhnij vid ob yemu chisla chastinok u sistemi ta entropiyi U V S N displaystyle U V S N Dlya kvazistatichnih procesiv vikonuyetsya spivvidnoshennya d U T d S P d V m d N displaystyle dU TdS PdV mu dN de T displaystyle T temperatura S displaystyle S entropiya P displaystyle P tisk m displaystyle mu himichnij potencial N displaystyle N kilkist chastinok u sistemi Primitki Redaguvati Bazarov I P 2010 s 24 25 a b Belokon N I 1968 s 32 33 Gerasimov Ya I i dr 1964 s 31 Ageev E P 2005 s 20 Bazarov I P 2010 s 14 Bazarov I P 2010 s 15 Nashokin V V 1975 s 15 Krichevskij I R 1970 s 126 Arshava N V 2006 s 38 39 Himicheskaya enciklopediya t 4 1995 s 413 Guggengejm Sovremennaya termodinamika Bazarov I P 2010 s 157 Dzherela RedaguvatiAgeev E P Neravnovesnaya termodinamika 2 e izd M MCNMO 2005 160 s ISBN 5 94057 191 3 Arshava N V Funkcii sostoyaniya termodinamicheskih sistem i funkcii termodinamicheskih processov 2 e izd Uhta UGTU 2006 79 s ISBN 5 88179 298 H Bazarov I P Termodinamika 5 e SPb M Krasnodar Lan 2010 384 s Uchebniki dlya vuzov Specialnaya literatura ISBN 978 5 8114 1003 3 Belokon N I Osnovnye principy termodinamiki M Nedra 1968 112 s Gerasimov Ya I i dr Kurs fizicheskoj himii M L Himiya 1964 T 1 624 s Guggengejm Sovremennaya termodinamika izlozhennaya po metodu U Gibbsa Per pod red prof S A Shukareva L M Goshimizdat 188 s Krichevskij I R Ponyatiya i osnovy termodinamiki 2 e izd M Himiya 1970 440 s Nashokin V V Tehnicheskaya termodinamika i teploperedacha 2 e izd M Vysshaya shkola 1975 496 s Himicheskaya enciklopediya Gl red N S Zefirov M 1995 T 4 640 s ISBN 5 85270 092 4 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Vnutrishnya energiya amp oldid 38166036