Внутренняя энергия и способы её изменения
Обозначание - U, в СИ единица измерения - Джоуль (Дж).
В термодинамике внутренняя энергия зависит от температуры и объема тела.
Внутренняя энергия тел зависит от их температуры, массы и агрегатного состояния. С ростом температуры внутренняя энергия увеличивается. Наибольшая внутренняя энергия у вещества в газообразном состоянии, наименьшая - в твердом.
Внутренняя энергия идеального газа представляет собой только кинетическую энергию теплового движения его частиц; потенциальная энергия взаимодействия частиц равна нулю.
Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его температуре, а от объема не зависит (молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом):
где i - коэффициент, равный числу степеней свободы молекулы, v - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.
Число степеней свободы равно числу возможных движений частицы.
Важно!
Для одноатомных газов коэффициент i = 3, для двухатомных газов i = 5.
На практике часто важно уметь находить изменение внутренней энергии:
При решении задач можно записать формулу для вычисления внутренней энергии, используя уравнение Менделеева–Клапейрона:
где p - давление, V = объем газа.
Внутренняя энергия реальных газов зависит как от температуры, так и от объема.
Изменить внутреннюю энергию можно за счет изменения температуры (при теплопередаче) и за счет изменения давления и объема (при совершении работы).
Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Обозначение Q в СИ единица измерения Дж.
Удельная теплоемкость – это скалярная физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое тело массой 1 кг получает или отдает при изменении его температуры на 1 К.
Обозначение c в СИ единица измерения - Дж/(кг·К).
Удельная теплоемкость определяется не только свойствами вещества, но и тем, в каком процессе осуществляется теплопередача. Поэтому выделяют удельную теплоемкость газа при постоянном давлении- cP и удельную теплоемкость газа при постоянном объеме cP Для нагревания газа на 1 К при постоянном давлении требуется большее количество теплоты, чем при постоянном объеме cP>cV.
Формула для вычисления количества теплоты, которое получает тело при нагревании или отдает при охлаждении:
где m масса тела, c удельная теплоемкость, T2 конечная температура тела, T1 начальная температура тела.
Важно!
При решении задач на расчет количества теплоты при нагревании или охлаждении можно не переводить температуру в кельвины. Так как 1К=1°С, то ΔT= Δt.
