Вътрешна енергия на веществото

За да отговорите на въпроса, каква е вътрешната енергия, нека си припомним примера, който учителят ни донесе, обяснявайки значението на кинетичната и потенциалната енергия. С прости думи, първата е енергията на изместване, от която се движи всяко движещо се тяло, а втората е нереализираната способност да изпълняваш работа. И двете тези енергии са в състояние да "протичат" един в друг.

Да използваме един пример. На пластмасова повърхност (оловен лист) има топка от тежък метал. Вземаме го и го издигаме до височината на протегнатата ръка. Докато се движеше на върха, неговата кинетична енергия намалява и потенциалът се увеличава, достигайки своя максимум по време на спирането. Но тук освобождаваме топката и тя се отбива под действието на гравитацията. Какво се случва в този момент? Това е много просто: потенциалната (натрупаната) енергия се превръща в ускорено движение. Това се случва, докато топката падне на повърхността и спира (затова в примера взехме пластмасова основа). На пръв поглед може да изглежда, че енергията на топката е изчезнала, но това не е така, тъй като вътрешната енергия се е увеличила. Ако внимателно прегледате мястото на падането, тогава има метална вдлъбнатина и топката е деформирана (особено ако е и олово). Освен това на мястото на контакт се отделя топлина.

Какво тогава се случва на молекулярно ниво в структурата на метала? Молекулите, които образуват материала, са обединени един с друг от силите на взаимно привличане и отблъскване. Деформацията причинява изместване на някои от тях, в резултат на което се променя общата вътрешна енергия. Тези частици са невидими за окото, но също така притежават кинетични и потенциални енергии. Изместването във вътрешната структура поради падането придава допълнителна енергия на молекулите. Вътрешната енергия се дължи на взаимодействието на частиците, така че тя винаги съществува. Това е една от характеристиките на материята. Вътрешната енергия е сумата от потенциала и кинетиката, присъща във всички молекули и атоми на дадено тяло.

Има формула за изчисление. Важна точка - този метод е подходящ само за изчисляване идеален газ. В него потенциалната енергия

F = (I / 2) * (т / М) * Т * R,

където аз съм коефициентът на степени на свобода. Тук се вземат предвид само броят на молекулите m и температурата на околната среда Т. В действителните газови среди е необходимо допълнително да се осигури заеманият обем, налягането и структурата на самите молекули.

Говорейки за взаимна трансформация видове енергия Невъзможно е да не споменаваме и Ю. Р. Майер. Като лекар на кораб, той обърна внимание на разликата в интензивността на цвета на кръвта на моряците и жителите на студените страни. Впоследствие той посочи една от основните свойства на енергията - нейната постоянност. Тя не изчезва никъде, а се превръща само в други видове, докато общата стойност остава непроменена.

Вътрешната енергия на водата е обект на общи закони. Например, добре е известно на моряците, че след буря температурата на водата зад кораба винаги е по-висока от преди. Това се дължи на факта, че атмосферния фронт докладва част от своята енергия на масата на водата и го нагрява. Друг пример, който всеки човек среща ежедневно, кипи. Достатъчно е да поставите контейнер с вода върху печката и да включите газа, тъй като вътрешната енергия на течността започва да се увеличава. Молекулите получават допълнителен импулс, скоростта на тяхното движение се увеличава. Съответно броят на взаимните сблъсъци също се увеличава. Но ако премахнете източника на външна температура, водата няма да се охлади веднага. Това се дължи на натрупването на вътрешна енергия в движението. Между другото, процесът на охлаждане също представлява проява на закона за опазване: околният въздух се нагрява и разширява, завършвайки работата.