Energia internă a substanței

Pentru a răspunde la întrebare, care este energia internă, să reamintim exemplul pe care la adus învățătorul școlii, explicând semnificația energiilor cinetice și potențiale. În termeni simpli, prima este energia deplasării pe care orice corp în mișcare o are și a doua este capacitatea nerealizată de a-și îndeplini un loc de muncă. Și ambele aceste energii sunt capabile să "curgă" unul în altul.

Să folosim un exemplu. Pe o suprafață din plastic (foaie de plumb) este o minge de metal greu. Îl luăm și îl ridicăm până la înălțimea mâinii întinse. În timp ce se îndrepta spre vârf, lui energie cinetică a scăzut, iar potențialul a crescut, ajungând la maxim în momentul opririi. Dar aici eliberez mingea, iar sub acțiunea gravitației se declanșează. Ce se întâmplă în acest moment? Este foarte simplu: energia potențială (acumulată) este transformată în mișcare accelerată. Acest lucru se întâmplă până când mingea cade la suprafață și se oprește (de aceea, în exemplul pe care l-am luat o bază din plastic). La prima vedere poate părea că energia mingii a dispărut, dar acest lucru nu este așa cum a crescut energia internă. Dacă examinați cu atenție locul căderii, atunci există o îndoială în metal și mingea a fost deformată (mai ales dacă este și plumb). În plus, căldura a fost eliberată la locul de contact.

Ce se întâmplă apoi la nivel molecular în structura metalului? Moleculele care formează materialul sunt unite unul cu celălalt prin forțele de atracție reciprocă și repulsie. Deformarea provoacă deplasarea unora dintre ele, ca urmare a modificării energiei interne totale. Aceste particule sunt invizibile pentru ochi, dar posedă și ele energiile cinetice și potențiale. Deplasările în structura internă din cauza toamnei conferă energii suplimentare moleculelor. Energia internă se datorează interacțiunii particulelor, așa că există întotdeauna. Aceasta este una dintre caracteristicile materiei. Energia internă este suma potențialului și cineticului inerent în toate moleculele și atomii unui corp dat.

Există o formulă de calcul. Un punct important - această metodă este potrivită doar pentru calcul gazul ideal. În ea, energia potențială

F = (I / 2) * (m / M) * T * R,

unde eu sunt coeficientul de grade de libertate. Aici sunt luate în considerare doar numărul de molecule m și temperatura ambiantă T. În mediul real de gaze, este necesar, de asemenea, să se asigure volumul ocupat, presiunea și structura moleculelor.

Vorbind despre transformarea reciprocă tipuri de energie Este imposibil să nu mai menționăm pe Yu R. Mayer. Fiind un doctor al unei nave, el a atras atenția asupra diferenței dintre intensitatea culorii sângelui a marinarilor și a locuitorilor din țările reci. Ulterior, el a indicat una dintre principalele proprietăți ale energiei - permanența sa. Nu dispare nicăieri, ci doar convertește la alte specii, în timp ce valoarea totală rămâne neschimbată.

Energia internă a apei este, de asemenea, supusă legilor generale. De exemplu, este bine cunoscut marinarilor că, după o furtună, temperatura apei din spatele navei este întotdeauna mai mare decât înainte. Acest lucru sa datorat faptului că atmosferă din față a raportat o parte din energia sa la masa de apă, încălzind-o. Un alt exemplu pe care fiecare persoană îl întâlnește zilnic este fierberea. Este suficient să puneți un vas de apă pe sobă și să porniți gazul, deoarece energia internă a lichidului începe să crească. Moleculele primesc un impuls suplimentar, viteza mișcării lor crește. În consecință, numărul coliziunilor reciproce devine tot mai mare. Dar dacă scoateți sursa temperaturii externe, atunci apa nu se va răci imediat. Aceasta se datorează acumulării energiei interne în mișcare. Apropo, procesul de răcire reprezintă, de asemenea, o manifestare a legii conservării: aerul înconjurător se încălzește și se extinde, lucrând complet.