Унутрашња енергија

Преузми Word документ

Унутрашња енергија тела једнака је збиру кинетичких и потенцијалних енергија свих микрочестица које чине то тело. Кинетичка енергија дате честице потиче од њеног кретања, а потенцијална енергија од њених узајманих деловања са другим честицама.

Унутрашња енергија се означава словом U, а јединица мере је џул (J).

$[U]=J$

Обнављање: Физички систем

Физички систем је скуп физичких тела (честица) која међусобно интерагују или учествују у некој физичкој појави. Тела која чине један физички систем могу да интерагују и са телима изван тог система.

Физички систем је свако појединачно тело или група тела која имају неку заједничку особину.

У овом случају можемо да кажемо да физички систем чине молекули који су груписани на одређени начин.

У зависности од односа честица система са околином можемо да уочимо следеће системе честица:

отворени систем – размењује и енергију и честице са околином
затворени систем – размењује само енергију са околином
изолован систем – не размењује ни енергију ни честице са околином

Приликом дефинисања основних својстава идеалног гаса наведено је да молекули међусобно не инетарагују, тако да је потенцијална енергија идеалног гаса једнака нули. На основу овога следи да је унутрашња енергија идеалног гаса је једнака збиру кинетичких енергија свих молекула тог гаса.

Средња кинетичка енергија транслаторног кретања честица гаса је:

$\overline{E_{k}}=\frac{3}{2}kT$

Унутрашња енергија N молекула идеалнога гаса:

$U=N\overline{E_{k}}$

Унутрашња енергија идеалног једноатомског гаса је :

$U=N\frac{3}{2}kT$

Из молекулско – кинетичке теорије гасова знамо и да је:

$n_{m}=\frac{N}{N_{A}}$ $N=n_{m}{N_{A}}$

Новом заменом се добија:

$U=\frac{3}{2}n_{m}{N_{A}}kT$

пошто је:

$R={N_{A}}k$

где је R универзална гасна константа.

$U=\frac{3}{2}n_{m}RT$

Анализа је спроведена за једноатомске гасове. Приликом разматрања вишеатомских молекула мора да се узме у обзир и њихова унутрашња структура. Молекули који се састоје од групе атома, осим транслаторног кретања могу да врше и ротацију. Због тога ови молекули поседују и део кинетичке енергије који се односи на ротацију.

Експериментално је утврђено да је унутрашња енергија идеалног двоатомског гаса:

$U=\frac{5}{2}n_{m}RT$

До промене унутрашње енергије гаса може да дође само два начина:

– да променимо његову количину, тј. и

– да променимо температуру тог гаса Т.

Ако је количина датог гаса стална, тј. ако је гас херметички затворен у некој посуди, тада је једина могућа последица промене његове унутрашње енергије – промена његове температуре. Дакле:

једноатомски идеални гас: $\triangle U=\frac{3}{2}n_{m}R \triangle T$

двоатомски идеални гас: $\triangle U=\frac{5}{2}n_{m}R \triangle T$

Експериментално је утврђено да промена унутрашње енергије не зависи од врсте процеса, већ само од почетног и крајњег стања система.

Топлотна размена и количина топлоте

Физика

Унутрашња енергија

Садржај

Часописи