Унутраная энергія газу

Як вядома, любое цела валодае сваё уласнай непаўторнай структурай, якая вызначаецца яго хімічным складам і будынкам. Пры гэтым, часціцы, якія складаюць гэтую структуру, рухомыя, яны ўзаемадзейнічаюць паміж сабой, а, такім чынам, валодаюць нейкім колькасцю ўнутранай энергіі. У цвёрдых рэчывах сувязі часціц, якія складаюць структуру цела, моцныя, таму іх узаемадзеянне з часціцамі, складнікамі структуру іншых целаў, абцяжараныя.

Зусім па-іншаму гэта выглядае ў вадкасцях або газах, дзе малекулярныя сувязі слабыя, а таму малекулы могуць дастаткова свабодна перамяшчацца і ўзаемадзейнічаць з часціцамі іншых рэчываў. У гэтым, да прыкладу, выяўляецца ўласцівасць растваральнасці.

Значыць, унутраная энергія газу ўяўляе сабой параметр, які вызначае стан самога газу, то ёсць энергію цеплавога руху яго мікрачасцін, якімі выступаюць малекулы, атамы, ядра і т. Д. Акрамя таго, дадзенае паняцце характарызуе і энергію іх узаемадзеяння.

Пры пераходзе малекулы з аднаго стану ў іншы ўнутраная энергія газу, формула якой - WU = dQ - dA - паказвае толькі працэс змены гэтай унутранай энергіі. Менавіта таму, што ўласна і відаць з формулы, яна заўсёды характарызуецца рознасцю паміж сваімі значэннямі ў пачатку і канцы пераходу малекулы з аднаго стану ў іншы. Шлях самага пераходу пры гэтым, гэта значыць яго велічыня, ніякай ролі не гуляе. З гэтага развагі выцякае самае асноўнае заключэнне, якое адрозьнівае гэтую з'яву - унутраная энергія газу вызначаецца выключна паказчыкам тэмпературы газу і зусім не залежыць ад значэння велічыні яго аб'ёму. Для матэматычнага аналізу гэтая выснова важны ў тым сэнсе, што вымераць напрамую велічыню ўнутранай энергіі не ўяўляецца магчымым, можна вызначыць і прадставіць матэматычнымі сродкамі толькі яе змяненне (гэта падкрэсліваецца наяўнасцю ў формуле сімвала - W).

Для фізічных тэл іх унутраная энергія схільная дынаміцы (змене) толькі пры ўмове наяўнасці ўзаемадзеяння гэтых целаў з іншымі целамі. Пры гэтым, існуе два асноўных спосабу гэтай змены: праца (здзяйсняная пры трэнні, ўдары, сціску і да т.п.) і цеплаперадачы. Апошні спосаб - цеплаперадача -отражает дынаміку змены ўнутранай энергіі ў тых выпадках, калі праца не здзяйсняецца, а энергія перадаецца, напрыклад, ад целаў з большай тэмпературай целаў з меншай яе значэннем.

У гэтым выпадку адрозніваюць такія віды цеплааддачы як:

• цеплаправоднасць (прамы абмен энергіяй часціцамі, што ажыццяўляюць хаатычны рух);
• канвекцыя (унутраная энергія газу пераносіцца іх патокамі);
• выпраменьванне (энергія пераносіцца пры дапамозе электрамагнітных хваль).

Усе гэтыя працэсы адбіваюцца законам захавання энергіі. Калі гэты закон разглядаць у дачыненні да тэрмадынамічнай працэсаў, што адбываюцца ў газах, то яго можна сфармуляваць так: унутраная энергія рэальнага газу, а дакладней - яе змяненне, уяўляе сабой сукупнае колькасць цеплыні, якое было перададзена яму ад знешніх крыніц, і ад працы, якая была здзейсненая над гэтым газам.

Калі разгледзець дзеянне дадзенага закона (першага закона тэрмадынамікі) у выпадку ідэальнага газу, то можна ўбачыць наступныя заканамернасці. У рамках працэсу, тэмпература якога застаецца нязменнай (ізатэрмічны працэс), унутраная энергія таксама будзе заўсёды велічынёй сталай.

У рамках ізабарнага працэсу, якому характэрна змена тэмпературы газу, яе павелічэнне або памяншэнне, прыводзіць, адпаведна, да павелічэння або памяншэння ўнутранай энергіі і якая здзяйсняецца газам працы. Гэта з'ява, напрыклад, наглядна дэманструе пашырэнне газу пры награванні і здольнасць такога газу прыводзіць у рух паравыя агрэгаты.

Пры разглядзе ізахорны працэсу, пры якім параметр яго аб'ёму застаецца нязменным, унутраная энергія газу змяняецца толькі пад уплывам колькасці перададзенай цеплыні.

Існуе і адыябат- ны працэс, якому ўласціва адсутнасць цеплаабмену газу з вонкавымі крыніцамі. У гэтым выпадку значэнне яго ўнутранай энергіі памяншаецца, такім чынам - газ астывае.