Indre energi

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Den indre energi er den samlede tilgængelige energi til termodynamiske konverteringsprocesser i et fysisk system, der er i ro og i termodynamisk ligevægt . Den indre energi består af en lang række andre energiformer ( se nedenfor ); ifølge termodynamikkens første lov er den konstant i et lukket system . [1]

Den interne energi ændres, når systemet udveksler varme eller arbejder med omgivelserne. Forandringen den interne energi er derefter lig med summen af ​​den varme, der tilføres systemet og arbejde der udføres på systemet, men efterlader det som helhed i inaktiv tilstand:

Den interne energi er en omfattende tilstandsvariabel og et termodynamisk potentiale i systemet.Kalorien for systemetstilstandsligning viser, hvordan den interne energi skal beregnes ud fra andre tilstandsvariabler (f.eks. Tryk , temperatur , antal partikler, entropi , volumen).

Bidrag til intern energi

Hvilke energiformer der tages i betragtning, når man overvejer intern energi, afhænger af den type processer, der finder sted i det pågældende system. Energiformer, der forbliver konstante inden for rammerne af de processer, der skal overvejes, skal ikke tages i betragtning, da ingen absolut værdi uafhængigt af dette valg kan bestemmes eksperimentelt for den interne energi.

Den energi, der er resultatet af bevægelsen eller fra det overordnede systems position (f.eks. Kinetisk energi , positionel energi ) tælles ikke som intern energi og kan derfor sammenlignes med den som ekstern energi . [2]

Ændring i termodynamiske processer

En type stof ( K = 1)

Termodynamikkens første lov beskriver en ændring i den interne energi som summen af ​​varmeindtaget og -udvindingen samt arbejdet udført på det tilsvarende (lukkede) system :

med

og en skriver hver i stedet for fordi det ikke ligner tilstandsvariablen det drejer sig om samlede forskelle i en statsfunktion, men om uendelige ændringer af procesvariabler . Det sidste udtryk har et negativt tegn, fordi en stigning i volumen er forbundet med et tab af arbejde.

Integreret:

På hver lukket måde er gældende:

hvordan du nogensinde får forskellene og vælger.

Derfor gælder følgende for stationære cyklusprocesser :

hvor energierne angivet med 1 leveres (positive), og de angivet med 2 udlades (negative) (se energibalance for cirkulære processer ).

Med en variabel mængde stof eller antal partikler omfatter også det kemiske potentiale til den samlede differential ( grundligning ):

Flere typer stof ( K > 1)

Indre energi og deres naturlige variabler (entropi , Lydstyrke og mængden af ​​stof ) er alle omfattende tilstandsvariabler. Når det termodynamiske system skaleres, ændres den interne energi proportionalt med den tilsvarende tilstandsvariabel (S, V) med proportionalitetsfaktoren :

med ( ): Mængden af ​​stof af partiklerne af typen .

En sådan funktion kaldes en homogen funktion af første grad.

Med Euler -sætningen og den første lov følger Euler -ligningen for den interne energi : [3]

Lige fordelingsteorem for ideel gas

For en ideel gas gælder den ensartede fordelingsteorem (intern energi fordelt til hver frihedsgrad med hver ).

Til en ideel gas med tre frihedsgrader og Partikelresultater:

eller for Moles af en ideel gas med Grader af frihed:

hver med

Weblinks

Wikibooks: Specific Inner Energy of Water - Learning and Teaching Materials

Individuelle beviser

  1. Indgang om intern energi . I: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (“Guldbogen”) . doi : 10.1351 / goldbook.I03103 .
  2. K. Stierstadt: Termodynamik: Fra mikrofysik til macrophysics. Springer, Heidelberg 2010, s. 218, Termodynamik: Fra mikrofysik til makrofysik i Google Bogsøgning.
  3. Greiner , Theor. Physics Vol. 9, ligning 2.57.