Энергия и ее виды. Внутренняя энергия системы

Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии. Любая система состоит из материальных частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. Движение и материя взаимосвязаны. Нет материи без движения и движения без материи. Количественной характеристикой движения является их энергия. В соответствии с формой движения частиц в системе различают поступательную и вращательную энергию молекул, колебательную энергию атомов и групп атомов в молекуле, энергию движения электронов (энергия оптических уровней), внутриядерную и другие виды энергии. Совокупность всех видов энергии частиц в системе называется внутренней энергией системы. Внутренняя энергия является частью полной энергии системы. В величину полной энергии входят внутренняя, кинетическая и потенциальная энергии системы в целом. Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния системы. С увеличением массы системы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством системы. [c.185]

Внутренней энергией системы называется сумма потенциальной энергии взаимодействия всех частиц тела между собой и кинетической энергии их движения, т. е. внутренняя энергия системы складывается из энергии поступательного и вращательного движения молекул, энергии внутримолекулярного колебательного движения атомов и атомных групп, составляющих молекулы, энергии вращения электронов в атомах, энергии, заключающейся в ядрах атомов, энергии межмолекулярного взаимодействия и других видов энергии. Внутренняя энергия — это общий запас энергии системы за вычетом кинетической энергии системы в целом и ее потенциальной энергии положения. Абсолютная величина внутренней энергии тела неизвестна, но для применения химической термодинамики к изучению химических явлений важно знать только изменение внутренней энергии при переходе системы из одного состояния в другое. [c.85]

Математическое выражение первого закона термодинамики показывает, что закон этот дает только количественную характеристику одного из свойств тепловой и внутренней энергии системы эквивалентность перехода их в работу и, наоборот, работы в тепловую и внутреннюю энергию. Однако этот закон не выявляет направленности процесса, т. е. не дает качественной характеристики проявления тепловой энергии. Эту вторую сторону важнейшего свойства тепловой энергии — направленность ири переходе ее в работу или в другой вид энергии — устанавливает второй закон термодинамики, на котором мы остановимся ниже (стр. 158). При расчете технологических процессов исключительно большое значение имеют процессы, связанные с расширением или сжатием газа. Если в подобного рода процессах под влиянием внешнего давления Р происходи г изменение объема данной системы от Vi до V2, то работа, совершаемая ею, равна [c.67]

Внутренняя энергия системы состоит из энергии всех видов движения и взаимодействия входящих в систему частиц энергии поступательного и вращательного движения молекул и колебательного движения атомов, энергии молекулярного взаимодействия, внутриатомной энергии заполненных электронных уровней, внутриядерной энергии и т. д. [c.225]

Внутренняя энергия системы и - это общий ее запас, включающий энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярных колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов, внутриядерную энергию и т.д. Внутренняя энергия - полная энергия системы без потенциальной энергии, обусловленной положением системы в пространстве, и без кинетической энергии системы - как целого. Абсолютное значение внутренней энергии и веществ неизвестно, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии. Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, является функцией состояния, т.е. ее изменение однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути перехода, по которому протекает процесс Ди=и -и2, где ди -изменение внутренней энергии системы при переходе от начального состояния и в конечное и . Если и2 > 1/ , то Ди > 0. Если < Оь то Ди < 0. [c.17]

В процессах термолиза происходит непрерывная подача тепловой энергии к нефтяной системе, большая часть которой диссипирует в виде разрыва наиболее слабых межмолекулярных связей и испарения низкомолекулярных компонентов. Однако определенная доля вносимой энергии идет на увеличение внутренней энергии системы, которая, в конце концов, достигает критической величины. Тогда, во избежание разрушения, нефтяная система вынуждена осуществлять сброс этой энергии. Этот процесс является релаксационным и в некоторых случаях протекает почти мгновенно. Назовем его "быстрой диссипацией". Быстрая диссипация описывается теоремой Гленсдорфа-Пригожина, согласно которой открытая система в состоянии с максимумом энтропии всегда изменяет свое состояние в направлении уменьшения ее производства, пока не будет достигнуто состояние текущего равновесия, при котором производство энтропии минимально. Как правило, переход от максимума энтропии к минимуму ее производства означает формирование в системе новой структуры, обеспечивающей более эффективный механизм диссипации. Классическим примером этого является возникновение ячеек Бенара. [c.4]

Энергия и ее виды. Внутренняя энергия системы [c.68]

Высокоэластическая деформация каучука — частный вид упругой деформации. Она обратима и под действием малых сил может быть очень большой, порядка сотен и даже тысячи процентов. Это связано с тем, что, деформируя каучук, мы изменяем конформацию молекул без изменения внутренней энергии системы и действием против сил теплового движения. Поэтому модуль упругости, или модуль высокоэластичности, каучука очень низок, одного порядка с модулем упругости газов — 0,01 кгс/мм2) это, в частности, объясняет работу шин, в которой согласованно участвуют каучук и воздух. [c.61]

Два перечисленных способа передачи энергии не равноценны. Работа, передаваемая от одной ТС к другой, может быть преобразована в любой вид энергии (кинетической, потенциальной, электрической и т. д.). Теплота затрачивается только на изменение внутренней энергии системы и не переходит непосредственно в другие виды энергии. Поэтому, например, переход работы в теплоту возможен при взаимодействии двух тел (трущиеся поверхности). Переход теплоты в работу осуществляется лишь при взаимодействии трех тел источника тепла — рабочего тела (оно изменяет объем и производит работу) — потребителя работы. [c.11]

Таким образом, если при изохорическом процессе тепловой эффект реакции равен изменению внутренней энергии системы, то в случае изобарного процесса тепловой эффект равен изменению энтальпии системы. Для реакции, записываемой в общем виде, [c.196]

Внутренняя энергия системы —. это сумма кинетической и потенциальной энергий составляющих ее частиц. Элементарная работа в самом простом случае — это работа системы против внешнего давления 8А = рдУ. В общем случае работа системы совершается против внешних сил различной природы — механических, электрических, гравитационных, магнитных и других. Она выражается в виде [c.62]

Формулировки первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. В 1840—1849 гг. Джоуль впервые с помощью разнообразных и точных опытов установил эквивалентность механической работы и теплоты AIQ = J, где J — механический эквивалент теплоты — постоянная, не зависящая от способа и вида устройств для превращения работы А в теплоту Q . В дальнейшем было доказано постоянство отношений других видов работы к теплоте, введено обобщающее понятие энергии и сформулирован закон сохранения и эквивалентности энергии при всевозможных взаимных превращениях различных видов энергии переход одного вида энергии в другой совершается в строго эквивалентных количествах в изолированной системе сумма энергий есть величина постоянная. Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии в применении к процессам, которые сопровождаются выделением, поглощением или преобразованием теплоты в работу. В химической термодинамике действие 1-го закона распространяется на ту универсальную форму энергии, которая называется внутренней энергией. [c.73]

Из определения А следует, что U = А + TS, т. е. что внутренняя энергия системы состоит из двух частей свободной энергии при постоянном объеме и связанной энергии TS. Как видим, связанная энергия равна произведению энтропии на абсолютную температуру. Свободная энергия — это та часть внутренней энергии, которая при обратимом изотермическом процессе может быть полностью превращена в работу. [c.76]

На основании второго закона термодинамики внутреннюю энергию системы представляют в виде двух слагаемых [c.59]

Однако следует подчеркнуть, что величина Р (или величина ТЗ) не является энергией, а только имеет размерность энергии. Кроме того, совершенно неправильно рассматривать свободную энергию Р как форму и, следовательно, как часть внутренней энергии системы, пользуясь, например, формальной связью вида [c.141]

Внутренняя энергия, как н любое термодинамическое свойство системы, является функцией состояния, т. е. изменение ее не будет зависеть от того, через какие промежуточные стадии идет процесс, а будет определяться только исходным и конечным состояниями системы. Это положение вытекает непосредственно из закона сохранения энергии, согласно которому энергия не исчезает и не возникает вновь из ничего при протекании процесса, она лишь может переходить из одной формы в другую в строго эквивалентных соотношениях. Из закона сохранения энергии, в частности, следует, что в изолированной системе сумма всех видов энергии остается постоянной независимо от того, протекает в ней какой-либо процесс или не протекает. [c.186]

Опыт показывает, что в макроскопических системах изменение энергии наблюдается в форме теплообмена и в виде работы различного рода. При этом оказывается, что алгебраическая сумма теплоты и работы при различных способах перехода из одного состояния в другое сохраняет постоянную величину, а в циклическом процессе она равна нулю. На основании таких экспериментальных фактов в первом законе термодинамики постулируется связь этой суммы с изменением внутренней энергии системы — функции, зависящей только от состояния системы. [c.26]

Таким образом, все количество теплоты, сообщаемое системе при изохорном процессе, идет на увеличение внутренней энергии системы. Если процесс идет при постоянном внешнем давлении и температуре, изобарный процесс — уравнение (П1.1) можно запи" сать в виде [c.33]

Все тела имеют определенный запас энергии, называемый внутренней энергией [11). Понятие внутренняя энергия системы сложно и столь же неисчерпаемо ио богатству своего содержания, как и понятие движение . Оно включает энергию движения атомов в молекулах, электронов в атомах и молекулах, энергию ядерных сил и т. д. Внутренняя энергия — это суммарная количественная мера всех видов внутренних движений, совершаемых в системе. [c.36]

Пример 2. Дана зависимость и = <р(У,Т), где / — внутренняя энергия системы. Какой вид будет иметь уравнение, связывающее изменение О с изменением Я и Г, если зависимость V = ф(Я, Г) известна [c.25]

Необходимо иметь в виду, что в термодинамике поглощаемая системой теплота считается положительной, а выделяемая — отрицательной работа считается положительной, если она совершается системой против внешних сил, и отрицательной, если она производится внешними силами над системой (например, при сжатии газа). Таким образом, внутренняя энергия системы будет увеличиваться при поглощении теплоты и работе внешних сил. [c.74]

При химических реакциях происходят изменения внутренней энергии, которые обусловлены переходами электронов от одних веществ к другим или вообще изменением состояния электронов в атомах реагирующих веществ. Такие изменения внутренней энергии проявляются в виде выделения или поглощения тепла. Из первого закона термодинамики вытекает важнейшее свойство внутренней энергии — ее изменение не зависит от характера и пути процесса, переводящего систему из одного состояния в другое. Чтобы это доказать, рассмотрим круговой процесс или цикл, в котором система переходит сначала из состояния 1 в состояние 2 по пути I, а затем возвращается в то же самое исходное состояние по любому другому пути П (рис. 1.1). Очевидно, при таком цикле в системе не произошло никаких изменений, ее внутренняя энергия осталась постоянной и, следовательно, AU=0. Поэтому из уравнения (1.1) вытекает, что алгебраическая сумма всех затраченных и полученных в цикле системой количеств тепла и работы должна быть равна нулю, т. е. Ai/=S<7—2Л = 0. В противном случае единственным результатом цикла было бы создание или уничтожение энергии, что противоречило бы закону сохранения энергии. Таким образом, поскольку при за- [c.16]

Известно, что тело может совершить самопроизвольно то действие, в результате которого его запас энергии уменьшится. При этом им будет совершена работа или выделено эквивалентное количество теплоты. Каждая система — вещество или совокупность веществ — обладает запасом внутренней энергии и, складывающейся из энергии движения, колебания и вращения входящих в ее состав молекул, энергии движения электронов и ядер в атомах, энергии нуклонов, т. е. из энергии всех видов движения частиц, имеющихся в системе. На внутреннюю энергию не влияет положение или перемещение всей системы как целого в пространстве, поэтому потенциальная и кинетическая энергии системы в целом не являются компонентами ее внутренней энергии. Внутренняя энергия зависит как от вида и количества взятого вещества, так и от условий его существования. С ростом температуры движение частиц активизируется и внутренняя энергия тела повышается. [c.133]

Окружающие нас тела обладают определенным запасом энергии. Эта энергия слагается из энергии вращательного и поступательного движения молекул, энергии внутримолекулярного колебания атомов, движения электронов вокруг ядра, внутриядерной энергии, энергии взаимодействия молекул между собой и др. Все перечисленные виды энергии, за исключением кинетической энергии системы в целом и потенциальной энергии положения ее в пространстве, составляют внутреннюю энергию, системы и. Величина внутренней энергии зависит от природы составляющих ее веществ, их массы и внешних условий. Абсолютное значение внутренней энергии любой системы не может быть измерено, одна ко опытным путем удается установить изменение внутренней энергии (АО) при переходе системы из одного состояния в другое, что оказывается достаточным для целей термодинамики [c.11]

В общем виде для термически неизолированных систем сообщаемая теплота идет на увеличение запаса внутренней энергии системы и совершение работы. Это и есть первый закон термодинамики. Математически эту зависимость можно выразить так [c.12]

Как уже говорилось, система может обмениваться энергией с окружающей средой в виде теплоты и в виде работы. Опыт показывает, что изменение внутренней энергии системы равно алгебраической сумме этих двух величин. Если для простоты рассмотреть только работу расширения, то [c.13]

Внутренняя энергия системы ( У) включает все виды энергии, заключенные в веществах, составляющих систему, кроме энергии, созданной гравитационными, электрическими или магнитными полями, а также кроме кинетической энергии системы в целом (для движущейся системы). Таким образом, и —сумма всех видов тепловой энергии движения элементарных частиц, энергии связи и энергии агрегатных состояний. Это сложная термодинамическая функция, полностью определяемая состоянием системы или соответствующим сочетанием параметров (р и Т). Если система поглощает энергию, то запас внутренней энергии растет (А У>0). [c.140]

Внутренняя энергия системы (обозначается буквой и) — это общий ее запас (включая энергию всех форм движения молекул, атомов, электронов, межмолекулярного взаимодействия и другие виды, за исключением потенциальной энергии, обусловленной положением системы в пространстве, и кинетической энергии движения системы как целого). [c.128]

Поэтому внутреннюю энергию системы стали условно представлять в виде суммы двух слагаемых [c.105]

При химических реакциях изменяется состояние электронов в атомах и молекулах реагирующих веществ, разрываются старые химические связи и возникают новые, поэтому происходит изменение внутренней энергии системы, Из первого закона термодинамики следует, что это изменение должно проявляться в виде тепла и работы. [c.24]

Превращение одной формы движения в другую всегда осуществляется в строго эквивалентных соотношениях. Эквивалентность взаимопревращений различных видов энергии доказана всем многовековым опытом человечества и поэтому является естественным законом, известным как закон сохранения энергии. Это означает, что если к системе или совокупности веществ подвести некоторое количество теплоты Q, то в общем случае она может расходоваться на 1) изменение внутренней энергии системы АУ (изменение интенсивности поступательного, вращательного и колебательного движений внутри молекул и кристаллов 2) совершение работы А против сил, действующих извне на данную систему (внешнее давление, поверхностное натяжение и т. д.). [c.40]

При установлении основных термодинамических закономерностей обычно не детализируются энергетические превращения (часто весьма сложные), происходящие внутри тела. Не дифференцируются также виды энергии, свойственные телу в данном его состоянии совокупность всех этих видов энергии рассматривается как ед1шая внутренняя энергия системы . [c.26]

Теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы и на совершение работы. При набухании увеличивается давление, относительно которого уравнение (VI. 69) принимает вид (при Т = onst). [c.317]

Первый закон дает также представление о путях преобразования внутренней энергии. Прежде всего следует отметить, что система может обмениваться энергией с внешней средой. Поток энергии может иметь место в виде теплового потока через повер 4ность раздела системы с внешней средой, если между ними имеется разность температуры. Если эта разность температур представляет собой бесконечно малую величину, такой тепловой поток называют обратимым. Для обратимого теплового потока характерен бесконечно медленный перенос энергии. В любой момент времени поток энергии может быть как бы остановлен и при изменении знака АТ направлен в противополож- [c.217]

Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность различных форм энергии, в частности, внутренней энергии, теплоты и работы. Если система изолирована от окружающего мира, то ее внутренняя энергия остается неизменной. С точки зрения первого закона возможны и равновероятны любые процессы, в которых вместо исчезнувшего одного вида энергии появится эквивалентное количество другого вида. Так, первому закону не противоречило бы поднятие груза или закручивание какой-либо пружины за счет внутренней энергии окружающей среды. Почему, в самом деле, камень, лежащий на земле, не может подняться на какую-то высоту за счет охлаждения окружающего воздуха Однако не поднимается Переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому означал бы лишь перераспределение энергии внутри системы и также не противоречил перврму закону. Однако известно, что сосуд с водой никогда не закипит на холодной плите. Иными словами, первый закон ничего не говорит о возможности и вероятности того или иного процесса, связанного с превращением энергии или ее перераспределением. [c.64]

Первый закон термодинамики является отражением всеоби его принципа сохранения энергии, получившего обоснования в труда < М. В. Ломоносова. Первый закон термодинамики устанавливает переход различных видов энергии друг в друга всегда в строго эквивалентных соотношениях, в связи с чем общий запас энергии в изолированной системе остается постоянным. Этот закон определяет также невозможность создания вечного двигателя первого рода, т. е. машины, производящей работу без потребления энергии. В соответствии с первым законом для совершения работы необходима затрата теплоты плюс еще некоторое количество его, идущее на увеличение внутренней энергии системы. И наоборот, работа, [c.12]

Важнейшей характеристикой термодинамической системы является ее внутренняя энергия. Хотя классическая термодинамика не рассматривает строения вещества на молекулярном уровне и по существу не раскрывает физического смысла внутренней энергии, полезно указать здесь, что под этим понятием прдразумева-ет молекулярная физика. Внутренняя энергия включает в себя все виды энергии частиц внутри системы (энергию ядер, электронов, энергию связей атомов в молекулы, энергию взаимодействия между молекулами, вращательную, поступательную, колебательную и т. д.). Она не включает только кинетическую и потенциальную энергию всей системы как целого. Если включить и эти виды энергии, то получится полная энергия системы. [c.10]

Для суждения о направлении процесса необходимо ввести новую фр1кцию состояния. Физический смысл этой новой функции молено представить на примере плавления индивидуального кристаллического вещества. Плавление происходит при постоянной температуре и сопровождается поглощением так называемой скрытой теплоты плавления ДЯпл (энтальпии плавления). Поглощение теплоты должно было бы способствовать увеличению внутренней энергии системы, что выразилось бы в увеличении ее температуры. Однако это не наблюдается. Следовательно, в процессе плавления действует другой фактор, способствующий сохранению постоянной температуры. Аналитически это положение можно представить в виде [c.127]

Сравнение теплоемкостей. Мы намерева.,шсь выразить переход теплоты в виде изменения температуры. Выше мы нашли, что для пулевой общей работы количество теплоты при постоянном объеме можно отождествить с изменением внутренней энергии системы, а при постоянном давлении — с изменением нового свойства—энтальпии. [c.80]

В некоторых сл> Чаях не все изменеиие внутренней энергии системы может быть получено в виде работы, а в других случаях молено получить количество работы, превышающее это изменетте. Это можно показать следующим путем. Для изотермического процесса между данными начальным н конечным состояиия. ти [c.158]