2.
Внутренняя энергия термодинамической системы
Теория
Число степеней свободы молекулы (модель жёсткой связи между атомами) | Сумма независимых координат (переменных), которые определяют пространственное расположение системы (тела). Обозначается символом \(i\). Обрати внимание! Одноатомный газ: \(i = 3\) (\(3\) координаты (\(x\), \(y\), \(z\)) при описании поступательного движения). Двухатомный газ: \(i = 5\) (\(3\) координаты (\(x\), \(y\), \(z\)) при описании поступательного движения и \(2\) вращательные степени свободы) |
| Внутренняя энергия термодинамической системы \(U\) | Термодинамическая система (например, газ) состоит из большого количества непрерывно движущихся и взаимодействующих между собой частиц. Обрати внимание! Термин «внутренняя энергия» обозначает, что она не учитывает внешнюю энергию системы — её потенциальную энергию в поле внешних сил и кинетическую энергию движения как целого объекта. Внутренняя энергия \(U\) [Дж] — внутренний параметр, следовательно, согласно второму постулату термодинамики является функцией внешних параметров и температуры. Для реального газа внутренняя энергия записывается следующей функцией: \(U = U(T, V)\). (\(1\)) Для идеального газа внутренняя энергия — суммарная кинетическая энергия (в среднем) движения всех его частиц. Формула внутренней энергии для идеального газа: \(\boxed{U = U(T) = \frac{i}{2}\nu RT}\). (\(2\)) Уравнения \(U = U(T, V)\) и \(U = U(T)\) называются калорическими. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона) \(V = V(p, T)\) или \(pV = \nu RT\) называется термическим. Внутренняя энергия — физическая величина, которая является функцией состояния, зависящей только от начального и конечного состояний термодинамической системы |