Внутренняя энергия. Любая термодинамическая система обладает энергией, которая называется внутренней энергией U

Любая термодинамическая система обладает энергией, которая называется внутренней энергией U. Внутренняя энергия тела складывается из всех видов энергий всех частиц, составляющих систему.

Для идеального газа единственной формой энергии частиц может быть только их кинетическая энергия поступательного движения.

1.7. Работа и теплота

Закрытая система может обмениваться со средой энергиями в форме работы и теплоты. Работа это макроскопическая форма обмена энергией между системой и средой. В термодинамике количество работы обозначают буквой L и вычисляют как скалярное произведение силы на перемещение.

Бесконечно малое количество работы, совершаемое при перемещении элемента поверхности оболочки на расстояние (рис.1.1[U8]) равно[U9] .

 

Рис.1.1. Вычисление работы

Сила, действующая со стороны термодинамической системы на элементарную площадку оболочки, пропорциональна величине этой площадки:

.

Интегрирование по всей замкнутой поверхности оболочки дает

или .

Количество работы системы при изменении ее объема от V ₁ до V ₂ вычисляется интегрированием:

.

Отнесенное к единице массы системы количество работы называется удельным количеством работы,

.

Рис.1.2. Графическое изображение

количества работы.

Количеству работы соответствует площадь под кривой p (v) в системе прямоугольных координат (p – v), что следует из геометрического смысла определенного интеграла (рис.1.2).

Теплота – это микроскопическая форма обмена энергией между системой и средой, приводящая к изменению состояния системы.

Количество теплоты можно определить как величину, пропорциональную изменению температуры системы:

.

Величина C (с размерностью Дж/К) называется теплоемкостью.