При описании какого явления важна кинетическая составляющая внутренней энергии?

когда скользящая по льду шайба останавливается под действием силы трения, то ее механическая (кинетическая) энергия не просто исчезает, а передается беспорядочно движущимся молекулам льда и шайбы. неровности поверхностей трущихся тел деформируются при движении, и интенсивность беспорядочного движения молекул возрастает. оба тела нагреваются, что и означает увеличение их внутренней энергии.

нетрудно наблюдать и обратный переход внутренней энергии в механическую. если нагревать воду в пробирке, закрытой пробкой, то внутренняя энергия воды и внутренняя энергия пара начнут возрастать. давление пара увеличится настолько, что пробка будет выбита. кинетическая энергия пробки увеличится за счет внутренней энергии пара. расширяясь, водяной пар совершает работу и охлаждается. его внутренняя энергия при этом уменьшается.

с точки зрения молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул (или атомов) тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом (но не с молекулами других тел).

вычислить внутреннюю энергию тела (или ее изменение), учитывая движение отдельных молекул и их положения относительно друг друга, практически невозможно из-за огромного числа молекул в макроскопических телах. поэтому необходимо уметь определять значение внутренней энергии (или ее изменение) в зависимости от макроскопических параметров, которые можно непосредственно измерить.

наиболее прост по своим свойствам одноатомный газ, состоящий из отдельных атомов, а не молекул. одноатомными являются инертные газы - гелий, неон, аргон и др. вычислим внутреннюю энергию идеального одноатомного газа.

так как молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом, то их потенциальная энергия равна нулю. вся внутренняя энергия идеального газа определяется кинетической энергией беспорядочного движения его молекул.

для вычисления внутренней энергии идеального одноатомного газа массой m нужно умножить среднюю кинетическую энергию одного атома на число атомов . учитывая, что kna=r, получим формулу для внутренней энергии идеального газа:

внутренняя энергия идеального одноатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре.

изменение внутренней энергии идеального газа равно , т.е. определяется температурами начального и конечного состояний газа и не зависит от процесса.

если идеальный газ состоит из более сложных молекул, чем одноатомный, то его внутренняя энергия также пропорциональна абсолютной температуре, но коэффициент пропорциональности между u и t другой. объясняется это тем, что сложные молекулы не только движутся поступательно, но и вращаются. внутренняя энергия таких газов равна сумме энергий поступательного и вращательного движений молекул.

мы установили, что внутренняя энергия идеального газа зависит от одного параметра - температуры. от объема внутренняя энергия идеального газа не зависит потому, что потенциальная энергия взаимодействия его молекул равна нулю.

у реальных газов, жидкостей и твердых тел средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул не равна нулю. правда, для газов она много меньше средней кинетической энергии молекул, но для твердых и жидких тел сравнима с ней.

средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул газа зависит от объема вещества, так как при изменении объема меняется среднее расстояние между молекулами. следовательно, внутренняя энергия реального газа в термодинамике в общем случае зависит, наряду с температурой t, и от объема v.

значения макроскопических параметров (температуры t, объема v и др.) однозначно определяют состояние тел. поэтому они определяют и внутреннюю энергию макроскопических тел.

внутренняя энергия u макроскопических тел однозначно определяется параметрами, характеризующими состояние этих тел: температурой и объемом.    в основе термодинамики лежит понятие внутренней энергии. эта энергия зависит от макроскопических параметров: температуры и объема.

внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его

на сегодняшнем уроке мы с вами расширили свои знания о внутренней энергии. теперь давайте закрепим материал и вспомним определение, что же называется внутренней энергией. внутренней энергией называют такую энергию тела, с которой появляется возможность совершать механическую работу, не вызывая спада механической энергии этого тела.