Користувач:Thermokon/Чернетка: відмінності між версіями

Поняття внутрішня [[енергія]] стосується [[ Термодинаміка|термодинаміки]], [[ Статистична фізика | статистичної фізики]], а також фізики суцільних середовищ. Всяка [[термодинамічна система]] складається з величезної кількості часток. Енергія руху і взаємодії цих часток, називається енергією системи. Повна енергія термодинамічної системи розділяється на зовнішню і внутрішню. Частина енергії, що складається з енергії руху системи як цілого і [[потенціальна енергія | потенціальної енегії]], називаєтьєся зовнішньою енергією, друга частина —─ відноситься до внутрішньої енергії. {{sfn | Базаров И.П. |2010|с=24─25}}

З позиції [[ Кінетична теорія|молекулярно-кінетичної теорії]] внутрішня енергія системи вимірюється рівнем [[кінетична енергія | кінетичної енергії]] молекул цього тіла, проте подібні погляди недостатні для пояснення всіх відомих явищ виділення енергії (хімічні та, атомно-ядерні реакції, і т.д.тощо). Питання про істинну природу внутрішньої енергії тіл тісно пов'язане з вивченням будови матерії, що виходить за рамки можливостей [[Перший закон термодинаміки | першого закону термодинаміки]]. В основу побудови феноменологічної термодинаміки покладено загальне визначення внутрішньої енергії тіл і систем, яке не обмежує можливостей строгої побудови цієї науки на базі постулатів загальнолюдського досвіду. {{sfn | Белоконь Н.И. |1968| с=32─33}}

Повний запас енергії внутрішнього стану системи (<math>U</math>) не мoже вважатись відомим ні на якому рівні розвитку природознавства, проте ця обставина не обмежує рівня спільності і точності математичних виразів основних принципів і розрахункових співвідношень термодинаміки, оскільки в ці співвідношення входять лише величини зміни внутрішньої енергії. {{sfn | Белоконь Н.И. |1968| с=32─33}}

Перелік складових частин повної енергії, що входять у внутрішню енергію, непостійний і залежить від вирішуваної задачі. Інакше кажучи, внутрішня енергія — це не специфічний вид енергії , а сукупність тих змінюваних складових частин повної енергії системи, які слід враховувати в конкретній ситуації. {{sfn| Герасимов Я.И. и др. |1964|с=31}}

1. '''Термодинамічна система''' — виділена з довкілля макроскопічна частина простору, обмежена реальною або уявною поверхнею розділу. Термодинамічними системами вважають тільки ті макроскопічні системи, що знаходяться в рівноважному стані. {{sfn | Агеев Е.П. |2005|с=20}}

2. '''Макроскопічними параметрами''' термодинамічної системи називають всі макроскопічні ознаки, що характеризують таку систему в її ставленні до навколишніх тіл. {{sfn | Базаров И.П. |2010|с=14}}

3. '''Стан термодинамічної системи''' — сукупність незалежних макроскопічних параметрів, що визначають її властивості. {{sfn | Базаров И.П. |2010|с=15}}

4. '''Термодинамічний процес''' — сукупність змін стану термодинамвчної системи при переході з одного рівноважного стану в друге. {{sfn | Нащокин В.В. |1975|с=15}}

• внутрішня енергія є величина '''аддитивна''' тобто внутрішня енергія системи дорівнює сумі внутрішніх енергій її підсистем.

* внутрішня енергія є '''[[Функція стану | функцією стану]]''' термодинамічної системи.

[[File: P—v diagram of a simple cycle. svg|thumb|300px|КруговийРис.1 процесТермодинамічний цикл.]]

1. Функції змінних величин, які залежать від початкового і кінцевого станів системи і не залежать від шляху процесу, називаються '''функціями стану.'''. Функції стану — це характеристики, які в кожній точці термодинамічної системи мають цілком певне значення, наприклад: внутрішня енергія, ентальпія, ентропія і так далі. Пояснемо це на прикладі. Візьмемо довільну термодинамічну систему, в якій відбувається деякий круговий термодинамічний процес (рис.1) Для наочності представимо його графічно в координатах <math>{P-V}</math>. Під час проходження циклу система отримує теплоту <math> Q_c </math> і здійснює

<math> Q_c = A_c</math>. Розіб'ємо цикл на дві частини: Iпершу —(I)— 1-2-3) і IIдругу (II)— (3-4-1). Пробігаючи першу частину циклу система одержує теплоту <math> Q_{1-2-3}</math> і здійснює роботу <math>A_{1-2-3}</math>;, а для другої частини циклу маєм, відповідно, Q_{3-4-1}</math> і <math>A_{3-4-1}</math>. Згідно рівнянням <math> Q_c = A_c</math> маєм:

Внутрішня енергія термодинамічної системи включає кінетичну енергію усіх видів руху структурних її часток і потенциальнуюпотенційну енергію сил взаємодії між ними. Кінетична енергія залежить від температури, а потенційна енергія - від відстані між частками, тобто від займаного системою об'єму, у зв'язку з чим внутрішню енергію зручно виражати у вигляді функції двох змінних: питомого об'єму і температури: <math> U=(v,T) </math>

Як було показано вище, зміна внутрішньої енергії при переході системи з стану 1 в стан 2 не залежить від виду процесу переходу і рівнедорівнює різниці рівней значень внутрішніх енергій в цих станах:

З урахуванням того, що <math> U=(v,T)</math> , то діференціал внутрішнеївнутрішньої енергії має вигляд:

А оскільки і температура, і питомий об'єм — параметри стану системи, то і внутрішня енергія є функція стану і є повнийповним диференціалдиференціалом. {{sfn|Аршава Н.В. |2006|с =38—39}} (Строгий доказ див. в книзі ''(рос.'') Н.В. Аршава "Функции состояния термодинамических систем и функции термодинамических процессов".