Unutarnja energija materije

Da bismo odgovorili na pitanje, koja je unutarnja energija, podsjetimo na primjer koji je donio učiteljica, objašnjavajući značenje kinetičkih i potencijalnih energija. Jednostavno rečeno, prva je energija pomicanja koju ima bilo koje pokretno tijelo, a druga je nerealizirana sposobnost obavljanja posla. I obje ove energije mogu "protrljati" jednu u drugu.

Koristimo primjer. Na plastičnoj površini (olovni list) je teška metalna kugla. Uzmemo ga i podignemo do visine ispružene ruke. Dok se preselio u gornju točku, njegova je kinetička energija pala, a potencijal se povećao, dosegavši svoj maksimum u vrijeme zaustavljanja. Ali ovdje otpustimo loptu, a pod djelovanjem gravitacije propada. Što se događa u ovom trenutku? Vrlo jednostavno: potencijalna (akumulirana) energija pretvara se u ubrzano kretanje. To se događa dok se lopta ne pada na površinu i zaustavi (to je razlog zašto smo u primjeru uzeli plastičnu podlogu). Na prvi pogled može se činiti da je energija lopte nestala, ali to nije tako, jer se unutarnja energija povećala. Ako pažljivo pregledate mjesto pada, tada je metal u metalu, a lopta je deformirana (pogotovo ako je i olovo). Osim toga, topline je pušteno na mjestu kontakta.

Što se onda događa na molekularnoj razini u strukturi metala? Molekule koje tvore materijal su ujedinjene jedna s drugom sila međusobne privlačnosti i odbijanja. Deformacija uzrokuje pomicanje nekih od njih, kao posljedica promjene ukupne unutarnje energije. Te čestice su nevidljive za oko, ali imaju i kinetičke i potencijalne energije. Pojave unutar unutarnje strukture zbog pada daju dodatnu energiju molekulama. Unutarnja energija je zbog međudjelovanja čestica, pa uvijek postoji. Ovo je jedna od karakteristika materije. Unutarnja energija je zbroj potencijalnih i kinetičkih, inherentnih u svim molekulama i atomima određenog tijela.

Postoji formula za izračunavanje. Važna točka - ova metoda je prikladna samo za izračunavanje idealnog plina. U njoj je potencijalna energija

F = (I / 2) * (m / M) * T * R,

Gdje je koeficijent stupnjeva slobode. Ovdje se uzima u obzir samo broj molekula m i temperature okoline T. U stvarnom plinskom mediju, dodatno je potrebno osigurati zauzeti volumen, tlak i strukturu samih molekula.

Govoreći o međusobnoj transformaciji tipova energije, nemoguće je spomenuti Yu. R. Mayer. Kao brodski liječnik, privukao je pozornost na razliku u intenzitetu bojanja krvi od pomoraca i stanovnika hladnih zemalja. Zatim je ukazao na jednu od glavnih svojstava energije - njezinu trajnost. Ne nestaje nigdje, već samo pretvara u druge vrste, a ukupna vrijednost ostaje nepromijenjena.

Unutarnja energija vode također je podložna općim zakonima. Na primjer, mornari su dobro svjesni da je nakon nedavne oluje temperatura vode koja stoji iza broda uvijek veća nego prije. To je bilo zbog činjenice da je atmosferska prednja strana prijavila dio svoje energije na masu vode, zagrijavši je. Još jedan primjer koji svakodnevno susreće svaki čovjek kipuće. Dovoljno je staviti spremnik vode na peć i uključiti plin jer se unutarnja energija tekućine počinje povećavati. Molekule dobivaju dodatni impuls, brzina njihova kretanja se povećava. Sukladno tome, broj međusobnih sudara postaje sve veći. Ali ako uklonite izvor vanjske temperature, voda se neće odmah ohladiti. To je zbog akumulacije unutarnje energije u pokretu. Usput, proces hlađenja također je očitovanje zakona o zaštiti: zrak se zagrijava i širi, dovršava posao.