Энергия. Внутренняя энергия

Энергия является мерой различных форм движения материи. Увеличение или уменьшение энергии системы означает изменение в ней движения в ко­личественном и качественном отношении.

Закон эквивалентных превращений энергии устанавливает, что если раз­личные виды энергии взяты в таких количествах, что они вызовут одно и то же состояние данной закрытой системы, то они эквивалентны. Количествен­ные соотношения между различными видами энергии называются эквива­лентами.

Всеобщий закон сохранения и превращения энергии в термодинамике трансформируется в " первое начало" или " первый закон термодинамики". Его основные положения будут рассмотрены ниже (см. § 2.9).

Закон взаимосвязи между массой и энергией был предложен А.Эйнштейном в виде соотношения

где Е - полная энергия тела, имеющего массу m; с - скорость света (с =3·10⁸ м/с).

Масса тела, движущегося со скоростью w, определяется по формуле

где m₀ - масса покоя тела.

Таким образом, масса и энергия растут или уменьшаются пропорцио­нально c².

В термодинамике полная энергия макросистемы равна

где Е _кин - кинетическая энергия системы; Е _пот - потенциальная энергия сис­темы во внешних силовых полях; U - внутренняя энергия.

Кинетическая энергия системы, имеющей массу m и скорость w, опреде­ляется по формуле

Изменение потенциальной энергии системы равно работе, совершаемой над системой при перемещении ее из одного места силового поля в другое.

Внутренняя энергия - это энергия, заключенная в системе. Она состоит из кинетической энергии поступательного, вращательного и колебательного движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия молекул, энер­гии внутриатомных и внутриядерных движений частиц и др.

Внутренняя энергия является однозначной функцией внутренних пара­метров состояния (температуры, давления) и состава системы. Ввиду того, что внутренняя энергия является функцией состояния, то ее изменение Δ U не зависит от формы пути процесса, а определяется лишь ее значениями в ко­нечном и начальном состояниях, т.е.

Внутренняя энергия - величина аддитивная. Это означает, что для слож­ной системы она определяется как сумма внутренних энергий составляющих частей этой системы, т.е.