Внутренняя энергия, теплота, работа

Понятие энергии в механике связывают либо с движением тел, либо с положением этих тел в силовом поле. Сохранение энергии рассматривается как постоянство суммы кинетической и потенциальной энергии, при этом не принимается во внимание внутреннее состояние этих тел. Однако движущееся тело имеет не только кинетическую и потенциальную энергии, но и определенную тепловую энергию (температуру). При контакте этого тела с другим телом, температура которого ниже первого, начнется переход тепловой энергии от первого тела ко второму, при этом внутреннее состояние обоих тел изменится, так как меняется запас энергии. С другой стороны, увеличение «запаса теплоты» может быть достигнуто за счет уменьшения кинетической энергии (например, удар пули о твердую поверхность приводит к повышению температуры и поверхности, и пули). Нагретое тело при охлаждении может стать источником механической энергии, что реализуется в тепловых машинах.

Внутренняя энергия системы (U) включает в себя все виды энергии системы (кинетическую энергию поступательного, вращательного, колебательного движения молекул и все формы движения атомов, электронов, ядер и т.д.) за исключением кинетической и потенциальной энергии всего тела (системы). Изучение двух последних видов энергии не входит в задачи термодинамики.

Как и любую энергию, внутреннюю энергию нельзя измерить. Однако, можно определить ее изменение при переходе из одного состояния в другое.

В термодинамике обычно исследуют две формы передачи энергии от одной системы к другой – теплоту Q и работу А.

Теплота – неупорядоченная форма передачи энергии, которая переходит путем хаотического столкновения молекул соприкасающихся тел, т.е. путем теплопроводности или теплоизлучения. В термодинамике положительной (Q > 0) считается теплота, подведенная к системе. В термохимии подводимая к системе теплота имеет противоположный знак (Q < 0).

Работа – упорядоченная форма передачи энергии, общей чертой которой является перемещение масс, состоящих из очень большого числа молекул, под действием каких-либо сил. Положительной (А > 0) считается работа, совершаемая системой против действия внешних сил.

Теплота и работа характеризуют качественно и количественно две различные формы передачи энергии от одной части материального мира к другой.

В отличие от внутренней энергии, теплота и работа зависят от способа проведения процесса, т.е. являются функциями пути.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: