Внутренняя энергия и ее свойства

Внутренняя энергия – энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы и энергия взаимодействия этих частиц. Т.е. внутренняя энергия системы есть сумма кинетической энергии движения микрочастиц и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом:

. (72)

Свойства:

1) Внутренняя энергия – однозначная функция термодинамического состояния системы, т.е. в каждом состоянии система обладает вполне определенной внутренней энергией, т.е. она не зависит от того, как система пришла в данное состояние. Т.е. изменение внутренней энергии определяется термодинамической разностью значений внутренней энергии этих состояний и не зависит от пути перехода.

2) определена только для состояний термодинамического равновесия.

3) Изменение может происходить, если происходит теплообмен () или над системой совершается работа.

Введем понятие числа степеней свободы – это число независимых координат, полностью определяемых положение системы в пространстве.

В ряде задач молекулы одноатомного газа решают как материальную точку, которая приписывает три степени свободы поступательного движения (). Двух атомный газ имеет три степени свободы поступательного движения и две степени свободы вращательного движения () и т.д.

Независимо от общего числа степеней свободы молекул, три степени свободы всегда постоянные. Ни одна из постоянных степеней свободы не имеет пространства перед другими. Поэтому на каждую приходится в среднем одинаковая энергия равная значения .

(73)

Для идеального газа , следовательно, внутренняя энергия одного моля равна сумме кинетических энергий молекул:

(74)

Для массы :

. (75)