Фізіка. 10 клас

Унутраная энергія. Разглядаючы поўную энергію макраскапічнага цела, неабходна ўлічваць не толькі яго механічную энергію (кінетычную і патэнцыяльную), але таксама і энергію, якая знаходзіцца ўнутры самога цела, — унутраную энергію. У тэрмадынаміцы пад унутранай энергіяй разумеюць поўную энергію, якая мае адносіны да часціц, што ўтвараюць цела. Гэта кінетычная энергія цеплавога руху ўсіх мікрачасціц цела (малекул, атамаў, іонаў і інш.), патэнцыяльная энергія ўзаемадзеянняў гэтых мікрачасціц, энергія электронных абалонак атамаў і ўнутрыядзерная энергія. Напрыклад, пры не вельмі высокіх тэмпературах унутраную энергію ідэальнага газу можна лічыць роўнай суме кінетычных энергій хаатычнага руху яго малекул, а ўнутраную энергію іншых макраскапічных цел — алгебраічнай суме кінетычнай энергіі цеплавога руху ўсіх часціц, якія ўтвараюць цела, і патэнцыяльнай энергіі іх ўзаемадзеяння.

Унутраная энергія любой тэрмадынамічнай сістэмы складаецца з унутраных энергій цел, што ўваходзяць у дадзеную сістэму, і з’яўляецца адной з асноўных фізічных велічынь, якія выкарыстоўваюцца ў тэрмадынаміцы.

Разгледзім пераход некаторай масы ідэальнага газу са стану 1, у якім яго ўнутраная энергія U₁, у стан 3, у якім яго ўнутраная энергія U₃ (мал. 62). Змяненне станаў можна ажыццявіць або пры ізахорным награванні, а затым ізабарным расшырэнні (працэс 1 → 2 → 3), або пры ізабарным расшырэнні, а затым ізахорным награванні (працэс 1 → 4 → 3). Аднак прырашчэнне^* ўнутранай энергіі газу ў абодвух выпадках аднолькавае:

ΔU₁₂₃ = ΔU₁₄₃ = U₃ – U₁.

Унутраная энергія залежыць ад канкрэтнага стану сістэмы. Гэта азначае, што змяненне ўнутранай энергіі пры пераходзе тэрмадынамічнай сістэмы з аднаго стану ў другі залежыць толькі ад значэнняў параметраў гэтых станаў і не залежыць ад працэсу пераходу.