Як змінюється внутрішня енергія ідеального газу

Зміна внутрішньої енергії ідеального газу є основою першого початку термодинаміки. Даний постулат констатує два основних можливих способи зміни внутрішньої енергії. Вам знадобиться Прочитайте

в підручнику з фізики десятого класу формулювання першого початку термодинаміки. Як відомо, воно визначає способи зміни внутрішньої енергії ідеального газу як у разі відкритої системи, так і в разі закритої системи. За цим законом, кількість тепла, яке підводиться до термодинамічної системи, призводить до зміни її внутрішньої енергії і до здійснення системою роботи проти зовнішніх сил.

Зверніть увагу, що перший початок термодинаміки можна трактувати інакше, перемістивши додане здійснення роботи в ліву частину рівняння. У цьому випадку з одного боку рівняння залишиться зміна внутрішньої енергії, а з іншого - різність переданої системі кількості тепла і досконалою системою роботи. Таким чином, це рівняння говорить про те, що змінити внутрішню енергію можна двома способами. Перший сприяє передачі енергії системі ззовні, а другий - у здійсненні системою роботи.

Запишіть отримане співвідношення першого початку термодинаміки. Зауважте, що перед членом, який позначає здійснення системою роботи, стоїть знак мінус. Це означає, що в тому випадку, коли система сама здійснює роботу проти зовнішніх сил, тобто позитивну роботу, то внутрішня енергія системи зменшується. Цілком справедливо було б поставити перед членом зміни роботи знак плюс, але тоді його потрібно було б інакше трактувати, а саме, як здійснення роботи самою системою. Тобто робота в даному випадку повинна йти не проти зовнішніх сил, а за рахунок них. Тоді внутрішня енергія тіла збільшується. Це відповідає випадку, коли, наприклад, газ стискають за допомогою поршню. В даному експерименті, якщо газ адіабатично ізолювати, совершеннаяработа повністю піде на зміну внутрішньої енергії газу.

Не забувайте, що вищеописані способи зміни внутрішньої енергії відносяться лише до випадку закритих ізольованих систем. У разі ж, якщо система відкрита, внутрішня енергія може змінюватися також за рахунок зміни кількості частинок речовини. Кожна частинка газу або рідини привносить власний внесок у загальну енергію всієї речовини. Відповідно, втрата частинки означає втрату частини внутрішньої енергії. У даному випадку перший початок термодинаміки модифікується появою додаткового доданку, пропорційної зміні частинок речовини системи та її хімічного потенціалу, що виражає внутрішню енергію, що припадає на одну частинку.