"에너지"라는 단어를 생각할 때 움직이는 물체의 운동 에너지 나 중력으로 인해 무언가가 가질 수있는 위치 에너지와 같은 것을 생각할 것입니다.
그러나 현미경으로 볼 때내부 에너지이 거시적 형태의 에너지보다 사물이 소유하는 것이 더 중요합니다. 이 에너지는 궁극적으로 분자의 움직임에서 비롯되며 이상 기체와 같이 단순화 된 폐쇄 시스템을 고려하면 일반적으로 이해하고 계산하기가 더 쉽습니다.
시스템의 내부 에너지는 무엇입니까?
내부 에너지는 분자의 폐쇄 시스템의 총 에너지 또는 분자 운동 에너지와 물질의 위치 에너지의 합입니다. 거시적 인 운동 에너지와 잠재적 에너지는 내부 에너지에 중요하지 않습니다. 전체 폐쇄 시스템 또는 중력 위치 에너지를 변경하면 내부 에너지는 같은.
미세한 시스템에서 예상 하듯이, 다수의 분자의 운동 에너지와 잠재적 에너지를 계산하는 것은 사실상 불가능하지는 않지만 어려운 작업이 될 것입니다. 따라서 실제로 내부 에너지 계산에는 직접 계산하는 고된 과정이 아니라 평균이 포함됩니다.
특히 유용한 단순화는 분자간 힘이없고 따라서 본질적으로 위치 에너지가없는 것으로 가정되는 "이상적인 가스"로 가스를 처리하는 것입니다. 이렇게하면 시스템의 내부 에너지를 계산하는 프로세스가 훨씬 간단 해지며 많은 가스에서 정확하지 않습니다.
내부 에너지는 열 에너지라고도합니다. 왜냐하면 온도는 본질적으로 시스템의 내부 에너지 – 시스템에있는 분자의 평균 운동 에너지로 정의됩니다.
내부 에너지 방정식
내부 에너지 방정식은 상태 함수입니다. 즉, 주어진 시간에서의 값은 시스템 상태가 아니라 시스템 상태에 따라 다릅니다. 내부 에너지의 경우 방정식은 폐쇄 시스템의 몰 (또는 분자) 수와 온도 (켈빈)에 따라 다릅니다.
이상 기체의 내부 에너지는 가장 간단한 방정식 중 하나입니다.
U = \ frac {3} {2} nRT
어디엔두더지의 수,아르 자형보편적 인 기체 상수이고티시스템의 온도입니다. 가스 상수에는 값이 있습니다.아르 자형= 8.3145J 몰−1 케이−1, 또는 켈빈 당 몰당 약 8.3 줄. 이것은에 대한 가치를 제공합니다
유에너지 값을 기대할 수있는 줄 단위로, 더 높은 온도와 물질의 더 많은 몰이 더 높은 내부 에너지로 이어진다는 점에서 의미가 있습니다.열역학 제 1 법칙
열역학의 첫 번째 법칙은 내부 에너지를 다룰 때 가장 유용한 방정식 중 하나입니다. 시스템 내부 에너지의 변화는 시스템에 추가 된 열에서 시스템이 수행 한 작업을 뺀 값과 같습니다. (또는,...을 더한완료된 일의 위에시스템). 기호에서 이것은 다음과 같습니다.
∆U = Q-W
이 방정식은 열 전달 및 수행 한 작업을 알고 있거나 계산할 수있는 경우 작업하기가 정말 간단합니다. 그러나 많은 상황이 상황을 더욱 단순화합니다. 등온 과정에서 온도는 일정하며 내부 에너지는 상태 함수이므로 내부 에너지의 변화가 0이라는 것을 알 수 있습니다. 단열 과정에서는 시스템과 주변 환경 사이에 열 전달이 없기 때문에큐0이고 방정식은 다음과 같습니다.
∆U = -W
등압 과정은 일정한 압력에서 발생하는 과정이며 이는 수행 된 작업이 압력에 부피 변화를 곱한 것과 동일 함을 의미합니다.W = 피∆V. Isochoric 프로세스는 일정한 부피로 발생하며 이러한 경우W= 0. 이로 인해 내부 에너지의 변화는 시스템에 추가 된 열과 동일합니다.
∆U = Q
이러한 방법 중 하나로 문제를 단순화 할 수 없더라도 많은 프로세스에 대해 수행 된 작업이 없거나 쉽게 계산할 수 있으므로 증가하거나 손실 된 열의 양을 찾는 것이 가장 중요합니다. 하다.