ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

данного тела, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом

называется внутренней энергией.

В каких процессах и каким образом может изменяться внутренняя энергия?

При изменении температуры тела изменяется кинетическая энергия хаотического движения атомов, а также потенциальная энергия взаимодействия атомов и молекул в жидкостях и твёрдых телах.

При химических реакциях и изменении агрегатного состояния вещества изменяется потенциальная энергия атомов, входящих в состав молекул.

При ядерных реакциях изменяется потенциальная энергия частиц, входящих в состав атомного ядра

молекул
Потенциальная энергия частиц, входящих в состав атомного ядра
Схематическое изображение различных

видов энергии, которыми обладает тело

другой температурой;
2. посредством совершения работы (при изменении объёма).
ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ

ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВЫХ ЯВЛЕНИЯХ

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Изменение внутренней энергии тела равно сумме количества теплоты, переданного телу, и работы, совершённой над телом:  U = Q + A

Количество теплоты, переданное телу, равно сумме изменения внутренней энергии тела и работы, совершённой телом: Q =  U + A

«Тепло – это механическая энергия, изменившая свой вид: это энергия движения частиц тела. Когда происходит уничтожение механической энергии, возникает одновременно теплота в количестве, точно равном количеству исчезнувшей энергии. И, наоборот, при исчезновении теплоты всегда возникает механическая энергия. Таким образом, энергия существует в природе в неизменном количестве; она никогда не создаётся и никогда не уничтожается, изменяя только свою форму»
Карно, « Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу»

U(T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях.

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).
В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением A = p(V2 – V1) = pV
Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает: Q = U + pV
При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
В изотермическом процессе (T = const) , следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно

Q =  U = U (T2) - U (T1)

Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.