Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.3: Внутренняя энергия
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

This content is Free Access.

Education
Internal Energy
 
ТРАНСКРИПТ

6.3: Внутренняя энергия

Суммарное количество всех возможных видов энергии, присутствующих в веществе, называется внутренней энергией (U), иногда представляет собой символы E. Предположим, что система с начальной внутренней энергией, Уинициал, претерпевает изменения в энергии (перенос работы или тепла), а конечная внутренняя энергия системы является UFinal. Изменение внутренней энергии равно разнице между UFinal и UInitial.  

Хотя значения для UFinal и Uinial не могут быть определены для системы, первый закон термодинамики требует только значения ΔU, которое можно определить даже без знания значений UFinal  и Uinial. Положительное значение ΔU дает результат, когда UFinal > Uinitial, и указывает, что система получила энергию от окружающей среды. Отрицательное значение ΔU достигается, когда UFinal < Uinial, и указывает на то, что система потеряла энергию в окружающую среду.

Тепло (тепловая энергия) и работа (механическая энергия) - это два различных способа обмена энергии системой с окружающей средой. Энергия передается в систему, когда она поглощает тепло (q) из окружающей среды или когда окружающая среда работает (w) в системе.  

Например, энергия передается в металлическую проволоку комнатной температуры, если она погружена в горячую воду (проволока поглощает тепло из воды), или когда провод быстро согнут вперед-назад (проволока нагревается из-за работы с ней). Оба процесса увеличивают внутреннюю энергию провода, что отражается в повышении температуры провода. И наоборот, энергия передается из системы при потере тепла из системы или при работе системы в условиях окружающей среды. Например, сжигание ракетного топлива выделяет огромное количество тепла, а также выполняет работы на окрестности, прикладывая усилие на расстоянии (в результате чего космический челнок поднимается с земли). Оба процесса уменьшают внутреннюю энергию системы.

Взаимосвязь между внутренней энергией, теплом и работой может быть представлена уравнением:

Это одна из версий первого закона термодинамики, и она показывает, что внутренняя энергия системы изменяется за счет потока тепла в систему или из нее, или работа выполняется системой или системой. Признаки нагрева и работы зависят от того, получает ли система энергию или теряет ее. Положительный q - это поток тепла в систему из окружающей среды, а отрицательный q - это поток тепла из системы. Работа, w, является положительной, если она выполняется над системе, и отрицательной, если она выполняется системой.

Когда q и w одновременно положительны (>0), ΔU всегда положительны (>0), и внутренняя энергия системы увеличивается. Если значения q и w являются отрицательными (<0), то значение ΔU всегда отрицательное (<0), а внутренняя энергия системы уменьшается. Если q и w имеют разные условные обозначения знаков, то знак ΔU зависит от относительных величин q и W   

Единица СИ энергии, тепла и работы — джоуль (J).

Этот текст был адаптирован изOpenStax Химия 2е изд., раздел 5.3: Энтальпия.

"

Tags

Internal Energy Chemical Process Reactants Products ΔU Gained Energy Lost Energy First Law Of Thermodynamics Surroundings Heat Transfer Work Transfer Carbon Dioxide Elemental Carbon Oxygen Sulfur Sulfur Dioxide

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter