Energi internal gas

Seperti yang Anda tahu, tubuh manapun memiliki struktur uniknya sendiri, yang ditentukan oleh komposisi dan struktur kimianya. Dalam kasus ini, partikel yang membentuk struktur ini bergerak, mereka berinteraksi satu sama lain, dan akibatnya, mereka memiliki sejumlah energi internal tertentu. Dalam padatan, ikatan partikel yang membentuk struktur tubuh kuat, sehingga interaksi mereka dengan partikel yang membentuk struktur tubuh lain sulit dilakukan.

Ini terlihat sangat berbeda dalam cairan atau gas, di mana ikatan molekul lemah, dan oleh karena itu molekul dapat bergerak cukup bebas dan berinteraksi dengan partikel zat lainnya. Ini, misalnya, menunjukkan sifat kelarutan.

Ini berarti bahwa energi internal gas adalah parameter yang menentukan keadaan gas itu sendiri, yaitu energi gerakan termal dari mikropartikelnya, yang dengannya molekul, atom, nuklei bertindak, dan lain-lain. Selain itu, konsep ini mencirikan energi interaksi mereka.

Ketika sebuah molekul melewati satu keadaan ke keadaan lain, energi internal gas, yang formula - WU = dQ - dA - hanya menunjukkan proses mengubah energi internal ini. Justru karena itu benar-benar dilihat dari rumus, selalu ditandai oleh perbedaan antara nilainya pada awal dan akhir transisi molekul dari satu negara ke negara lain. Jalur transisi itu sendiri, artinya, besarnya, tidak memainkan peran apa pun. Dari alasan ini, kesimpulan paling mendasar yang menjadi ciri fenomena ini: energi internal gas ditentukan semata-mata oleh eksponen suhu gas dan benar-benar independen dari nilai volumenya. Untuk analisis matematis, kesimpulan ini penting dalam arti bahwa tidak mungkin mengukur secara langsung nilai energi internal, adalah mungkin untuk mendefinisikan dan mewakili dengan cara matematis hanya perubahannya (ini ditekankan oleh adanya simbol dalam rumus - W ).

Bagi tubuh fisik, energi internal mereka tunduk pada dinamika (perubahan) hanya jika ada interaksi antara tubuh ini dengan tubuh lain. Pada saat bersamaan, ada dua cara utama perubahan ini: kerja (dilakukan saat gesekan, benturan, kompresi, dll.) Dan perpindahan panas. Metode terakhir - perpindahan panas - mencerminkan dinamika perubahan energi internal dalam kasus-kasus ketika pekerjaan tidak berlangsung, dan energi ditransfer, misalnya dari badan dengan suhu lebih tinggi ke badan dengan nilai lebih kecil.

Dalam kasus ini, kita membedakan jenis perpindahan panas seperti:

• Konduktivitas termal (pertukaran langsung energi oleh partikel yang melakukan gerak kacau);
• Konveksi (energi internal gas dibawa oleh arusnya);
• Radiasi (energi ditransfer melalui gelombang elektromagnetik).

Semua proses ini tercermin dari hukum pelestarian energi. Jika hukum ini dipertimbangkan dalam kaitannya dengan proses termodinamika yang terjadi dalam gas, maka dapat diformulasikan sebagai berikut: energi internal gas riil, atau lebih tepatnya perubahannya, adalah jumlah total panas yang ditransfer darinya dari sumber luar, dan dari pekerjaan yang Apakah dilakukan di atas gas ini.

Jika kita mempertimbangkan operasi hukum ini (hukum pertama termodinamika) dengan mengacu pada gas ideal, maka kita dapat melihat keteraturan berikut ini. Dalam rangka proses yang suhunya tetap tidak berubah (proses isotermal), energi internal juga akan selalu menjadi nilai konstan.

Dalam rangka proses isobarik, yang ditandai dengan perubahan suhu gas, masing-masing kenaikan atau penurunannya mengarah pada peningkatan atau penurunan energi internal dan kerja yang dilakukan oleh gas. Fenomena ini, misalnya, jelas menunjukkan perluasan gas saat dipanaskan dan kemampuan gas tersebut menggerakkan unit uap.

Ketika mempertimbangkan proses isochoric, di mana parameter volumenya tetap tidak berubah, energi internal gas berubah hanya di bawah pengaruh jumlah panas yang ditransfer.

Ada juga proses adiabatik, yang ditandai dengan tidak adanya pertukaran panas gas dengan sumber eksternal. Dalam hal ini, nilai energi internalnya berkurang, karenanya - gas mendingin.