Innere Energie

Inhalt

• Interne Energievariation
• Beispiele für innere Energie
• Andere Arten von Energie

Das innere EnergieNach dem ersten Prinzip der Thermodynamik wird es als das verstanden, das mit der zufälligen Bewegung von Partikeln innerhalb eines Systems verbunden ist. Es unterscheidet sich von der geordneten Energie makroskopischer Systeme, die mit sich bewegenden Objekten verbunden sind, darin, dass es sich auf die Energie bezieht, die Objekte im mikroskopischen und molekularen Maßstab enthalten.

Damit, Ein Objekt kann vollständig in Ruhe sein und keine scheinbare Energie (weder potentiell noch kinetisch) aufweisen und dennoch eine Brutstätte sich bewegender Moleküle seinmit hoher Geschwindigkeit pro Sekunde bewegen. Tatsächlich ziehen sich diese Moleküle abhängig von ihren chemischen Bedingungen und mikroskopischen Faktoren an und stoßen sich gegenseitig ab, obwohl mit bloßem Auge keine Bewegung zu beobachten ist.

Interne Energie wird als umfangreiche Menge betrachtet, dh bezogen auf die Materiemenge in einem bestimmten Partikelsystem. Gut umfasst alle anderen Energieformen elektrisch, kinetisch, chemisch und potentiell in den Atomen einer bestimmten Substanz enthalten.

Diese Art von Energie wird normalerweise durch das Zeichen dargestellt ODER.

Interne Energievariation

Das innere Energie von Partikelsystemen können variieren, unabhängig von ihrer räumlichen Position oder erworbenen Form (im Fall von Flüssigkeiten und Gasen). Wenn beispielsweise einem geschlossenen Partikelsystem Wärme zugeführt wird, wird Wärmeenergie hinzugefügt, die die innere Energie des Ganzen beeinflusst.

Aber trotzdem, innere Energie ist aStatusfunktionDas heißt, es kümmert sich nicht um die Variation, die zwei Zustände der Materie verbindet, sondern um den Anfangs- und Endzustand davon. Deswegen Die Berechnung der Änderung der inneren Energie in einem bestimmten Zyklus ist immer Nullda der Anfangszustand und der Endzustand ein und dasselbe sind.

Die Formulierungen zur Berechnung dieser Variation sind:

ΔU = U._B. - ODER_ZU, wo das System von Zustand A zu Zustand B übergegangen ist.

ΔU = -W in Fällen, in denen eine Menge mechanischer Arbeit W ausgeführt wird, was zur Erweiterung des Systems und zur Verringerung seiner inneren Energie führt.

ΔU = Q, in den Fällen, in denen wir Wärmeenergie hinzufügen, die die innere Energie erhöht.

ΔU = 0 bei zyklischen Änderungen der inneren Energie.

Alle diese und andere Fälle können in einer Gleichung zusammengefasst werden, die das Prinzip der Energieeinsparung im System beschreibt:

ΔU = Q + W.

Beispiele für innere Energie

1. Batterien. Im Körper der geladenen Batterien befindet sich dank der eine nutzbare innere Energie chemische Reaktionen zwischen Säuren und Schwermetallen im Inneren. Diese interne Energie ist größer, wenn die elektrische Last vollständig ist, und geringer, wenn sie verbraucht wurde, obwohl diese Energie bei wiederaufladbaren Batterien durch Einleiten von Elektrizität aus der Steckdose wieder erhöht werden kann.
2. Druckgase. In Anbetracht dessen, dass Gase dazu neigen, das Gesamtvolumen des Behälters einzunehmen, in dem sie enthalten sind, da ihre innere Energie variiert, wenn dieser Raum größer ist, und zunimmt, wenn er kleiner ist. Ein in einem Raum dispergiertes Gas hat also weniger innere Energie als wenn wir es in einem Zylinder komprimieren, da seine Partikel gezwungen werden, enger miteinander zu interagieren.
3. Erhöhen Sie die Temperatur der Materie. Wenn wir beispielsweise die Temperatur von beispielsweise einem Gramm Wasser und einem Gramm Kupfer bei einer Basistemperatur von 0 ° C erhöhen, werden wir feststellen, dass das Eis trotz gleicher Materiemenge eine größere Menge an Gesamtenergie benötigt um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Dies liegt daran, dass seine spezifische Wärme höher ist, dh seine Partikel sind für die eingebrachte Energie weniger empfänglich als die von Kupfer, wodurch die Wärme viel langsamer zu seiner inneren Energie hinzugefügt wird.
4. Schütteln Sie eine Flüssigkeit. Wenn wir Zucker oder Salz in Wasser auflösen oder ähnliche Gemische fördern, schütteln wir die Flüssigkeit normalerweise mit einem Instrument, um eine größere Auflösung zu fördern. Dies ist auf die Zunahme der inneren Energie des Systems zurückzuführen, die durch die Einführung der durch unsere Aktion bereitgestellten Arbeitsmenge (W) erzeugt wird, die eine größere chemische Reaktivität zwischen den beteiligten Partikeln ermöglicht.
5. Dampfaus Wasser. Sobald das Wasser gekocht ist, werden wir feststellen, dass der Dampf eine höhere innere Energie hat als das flüssige Wasser im Behälter. Dies liegt daran, obwohl es das gleiche ist Moleküle (die Verbindung hat sich nicht verändert), um die physikalische Umwandlung zu induzieren, haben wir dem Wasser eine bestimmte Menge an Kalorienenergie (Q) hinzugefügt, wodurch eine stärkere Bewegung seiner Partikel induziert wird.

Andere Arten von Energie