¿En qué consiste la energía interna? Termodinámica
Todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean contienen partículas: átomos o moléculas. Al estar en constante movimiento, poseen simultáneamente dos tipos de energía: cinética y potencial y forman la energía interna del cuerpo:
U = ∑ mi k +∑ mi p
Este concepto también incluye la energía de interacción de electrones, protones y neutrones entre sí.
¿Es posible cambiar la energía interna?
Hay 3 formas de cambiarlo:
- gracias al proceso de transferencia de calor;
- realizando trabajos mecánicos;
- mediante reacciones químicas.
Echemos un vistazo más de cerca a todas las opciones.
Si el trabajo lo realiza el propio cuerpo, entonces su energía interna disminuirá, y cuando se realiza trabajo sobre el cuerpo, su energía interna aumentará.
Los ejemplos más simples de aumento de energía son los casos de hacer fuego mediante fricción:
- usando yesca;
- usando pedernal;
- usando fósforos.
Los procesos térmicos asociados con cambios de temperatura también van acompañados de cambios en la energía interna. Si calientas un cuerpo, su energía aumentará.
El resultado de reacciones químicas es la transformación de sustancias que difieren entre sí en estructura y composición. Por ejemplo, durante la combustión de combustible, después de que el hidrógeno se combina con el oxígeno, se forma monóxido de carbono. Cuando el ácido clorhídrico se combina con zinc, se libera hidrógeno y, como resultado de la combustión del hidrógeno, se libera vapor de agua.
La energía interna del cuerpo también cambiará debido a la transición de electrones de una capa de electrones a otra.
Energía de los cuerpos: dependencia y características.
La energía interna es una característica del estado térmico del cuerpo. Depende de:
- estado de agregación y cambios durante la ebullición y evaporación, cristalización o condensación, fusión o sublimación;
- peso corporal;
- temperatura corporal, que caracteriza la energía cinética de las partículas;
- tipo de sustancia.
Energía interna de un gas ideal monoatómico.
Esta energía, idealmente, consiste en la energía cinética de cada partícula que se mueve de forma aleatoria y continua, y la energía potencial de su interacción dentro de un cuerpo en particular. Esto sucede debido a un cambio de temperatura, como lo confirman los experimentos de Joule.
Para calcular la energía interna de un gas monoatómico, utilice la ecuación:
Donde, dependiendo del cambio de temperatura, la energía interna cambiará (aumentará al aumentar la temperatura y disminuirá al disminuir). La energía interna es una función del estado.
Preguntas más frecuentes
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Respuesta Puede pagar el documento al recibirlo por mensajería, después de comprobar la exactitud de la cumplimentación y la calidad de la ejecución del diploma. Esto también se puede hacer en las oficinas de las empresas postales que ofrecen servicios de pago contra reembolso.
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¿Qué hacer si encuentra errores tipográficos y errores en un documento?
Respuesta Al recibir un documento de nuestra empresa de mensajería o correos, le recomendamos que revise atentamente todos los detalles. Si se descubre un error tipográfico, error o inexactitud, tienes derecho a no recoger el diploma, pero deberás indicar los defectos detectados personalmente al mensajero o por escrito enviando un correo electrónico.
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Para evitar tales malentendidos, antes de completar el formulario original, enviamos al cliente por correo electrónico una maqueta del documento futuro para su verificación y aprobación de la versión final. Antes de enviar el documento por mensajería o correo postal, también tomamos fotografías y vídeos adicionales (incluso con luz ultravioleta) para que tengas una idea clara de lo que recibirás al final.
¿Qué debo hacer para solicitar un diploma de su empresa?
Respuesta Para solicitar un documento (certificado, diploma, certificado académico, etc.), debe completar el formulario de pedido en línea en nuestro sitio web o proporcionar su correo electrónico para que podamos enviarle un formulario de solicitud, que deberá completar y enviar de vuelta. para nosotros.
Si no sabe qué indicar en algún campo del formulario de pedido/cuestionario, déjelo en blanco. Por lo tanto, aclararemos toda la información que falta por teléfono.
Últimas revisiones
Oleg:
Estudié programador y conseguí un trabajo en una organización que era proveedora de servicios de Internet. Mientras era soltero y vivía con mis padres, mi salario me alcanzaba. A los 25 años conocí a una chica y me casé. Los niños nacieron uno tras otro. Mi salario apenas alcanzaba para alimentarme. Mi esposa y yo decidimos que era necesario cambiar algo. Decidimos que necesitábamos aprender una nueva profesión en el extranjero. Encontré sus servicios en Internet. Pedí un diploma. Me fui a otro país, conseguí un trabajo y obtuve un buen salario. Compré un coche prestigioso. Chicos, ¡Dios los bendiga!
Olga:
Estudié como estudiante por correspondencia en una institución de educación superior. Cuando recibí mi diploma, esperaba conseguir inmediatamente un trabajo prestigioso. Pero la competencia resultó ser muy alta, más de diez personas postularon para un lugar. Tuve que aceptar un trabajo fuera de mi especialidad con salario mínimo. Llevo muchos años trabajando así. Decidí hacer un cambio. Solicité el servicio de elaboración de un diploma especializado en su empresa. Cambié de ocupación, estoy muy contento de que haya sucedido así. ¡Gracias chicos!
Eduardo:
Nunca tuve confianza en este tipo de empresas, pero mis dudas se disiparon cuando decidí contactar con ellas. Desafortunadamente, debido a un accidente, perdí casi todos mis documentos, incluido mi diploma, y sin él ni siquiera podía conseguir un trabajo. Para no perder el tiempo restaurando el documento, decidí comprobar el trabajo de esta empresa. Llamé al número proporcionado y ordené. Recibí mi diploma dentro del período especificado. Quedé satisfecho con la calidad, el parecido con el original es del 100%.
irina:
Buenas noches, gracias por tu trabajo! Quedé satisfecho con la calidad de los documentos. Cuando llegué a trabajar después de comprar mi diploma, ¡vi que el jefe tenía un documento de la misma universidad! Estaba muy asustada, resultó que no revisó la documentación en la base de datos, sino que la comparó con la suya (sellos, firmas). Imagínense mi sorpresa cuando ella ni siquiera notó nada sospechoso. Si el jefe le creyó, ahora no tiene por qué temer otros controles. Muchas gracias.
máximo:
Compré un diploma aquí, ni siquiera pensé que sería de tan excelente calidad. Entregado en menos de 5 días. Todos los datos se escriben sin errores y pasan por la base de datos. También quiero agradecerle por su eficiencia, el gerente se comunicó conmigo muy rápidamente y tuvo en cuenta todos mis deseos. El trabajo se realizó perfectamente: justo lo que necesitaba. ¡Agradezco a la empresa por el excelente trabajo!
rita:
En el trabajo necesitaba urgentemente un diploma para conseguir un ascenso. Sólo tuve una semana para presentar mi diploma de educación superior. La única salida para mí era comprar un diploma. El gerente respondió de inmediato, aclaró toda la información y cuatro días después el diploma estaba en mis manos. Estaba muy preocupado por si el trabajo se haría bien. Lo recibí en correos y pagué allí, así que no hay riesgos. Quedé satisfecho, todo quedó como el original, gracias.
Al estudiar los fenómenos térmicos, junto con la energía mecánica de los cuerpos, se introduce un nuevo tipo de energía.- energía interna. Calcular la energía interna de un gas ideal no es difícil.
El más simple en sus propiedades es un gas monoatómico, es decir, un gas que consta de átomos individuales en lugar de moléculas. Los gases inertes son monoatómicos: helio, neón, argón, etc. Puede obtener hidrógeno, oxígeno, etc. monoatómicos (atómicos), etc. Sin embargo, dichos gases serán inestables, ya que las colisiones de átomos producen moléculas H 2, O 2, etc.
Las moléculas de un gas ideal no interactúan entre sí, excepto en momentos de colisión directa. Por lo tanto, su energía potencial promedio es muy pequeña y toda energía es la energía cinética del movimiento caótico de las moléculas. Esto, por supuesto, es cierto si el recipiente con el gas está en reposo, es decir, el gas en su conjunto no se mueve (su centro de masa está en reposo). En este caso, no hay movimiento ordenado y la energía mecánica del gas es cero. El gas tiene energía, que se llama interna.
Calcular la energía interna de un gas monoatómico ideal de masa. t es necesario multiplicar la energía promedio de un átomo, expresada por la fórmula (4.5.5), por el número de átomos. Este número es igual al producto de la cantidad de sustancia. a la constante de Avogadro norte A .
Multiplicar la expresión (4.5.5) por 
,
obtenemos la energía interna de un gas monoatómico ideal:
(4.8.1)
La energía interna de un gas ideal es directamente proporcional a su temperatura absoluta. No depende del volumen de gas. La energía interna de un gas es la energía cinética promedio de todos sus átomos.
Si el centro de masa de un gas se mueve a una velocidad v 0
,
entonces la energía total del gas es igual a la suma de la energía mecánica (cinética) 
y energía interna Ud.:
(4.8.2)
Energía interna de los gases moleculares.
La energía interna de un gas monoatómico (4.8.1) es esencialmente la energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas. A diferencia de los átomos, las moléculas que carecen de simetría esférica aún pueden girar. Por lo tanto, junto con la energía cinética del movimiento de traslación, las moléculas también tienen energía cinética del movimiento de rotación.
En la teoría cinética molecular clásica, los átomos y las moléculas se consideran cuerpos absolutamente sólidos muy pequeños. Cualquier cuerpo en mecánica clásica se caracteriza por un cierto número de grados de libertad. F- el número de variables independientes (coordenadas) que determinan de forma única la posición del cuerpo en el espacio. En consecuencia, el número de movimientos independientes que el cuerpo puede realizar también es igual a F. Un átomo puede considerarse como una bola homogénea con varios grados de libertad. F = 3 (figura 4.16, a). Un átomo sólo puede realizar un movimiento de traslación en tres direcciones independientes y mutuamente perpendiculares. Una molécula diatómica tiene simetría axial (Fig. 4.16, b ) y tiene cinco grados de libertad. Tres grados de libertad corresponden a su movimiento de traslación y dos a su movimiento de rotación alrededor de dos ejes perpendiculares entre sí y el eje de simetría (la línea que conecta los centros de los átomos en la molécula). Una molécula poliatómica, como un cuerpo sólido de forma arbitraria, se caracteriza por seis grados de libertad (figura 4.16, c). ); Además del movimiento de traslación, la molécula puede realizar rotaciones alrededor de tres ejes mutuamente perpendiculares.
La energía interna del gas depende del número de grados de libertad de las moléculas. Debido al completo desorden del movimiento térmico, ninguno de los tipos de movimiento molecular tiene ventaja sobre el otro. Para cada grado de libertad correspondiente al movimiento de traslación o rotación de las moléculas, existe la misma energía cinética promedio. Este es el teorema sobre la distribución uniforme de la energía cinética en grados de libertad (está estrictamente probado en mecánica estadística).
La energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas es igual a 
.
El movimiento de traslación corresponde a tres grados de libertad. Por lo tanto, la energía cinética promedio 
por un grado de libertad es igual a:
(4.8.3)
Si este valor se multiplica por el número de grados de libertad y el número de moléculas de gas que pesan T, entonces obtenemos la energía interna de un gas ideal arbitrario:
(4.8.4)
Esta fórmula difiere de la fórmula (4.8.1) para un gas monoatómico al reemplazar el factor 3 con el factor F.
La energía interna de un gas ideal es directamente proporcional a la temperatura absoluta y no depende del volumen del gas.
ENERGÍA INTERNA termodinámico Función del estado del sistema, su energía, determinada internamente. condición. La energía interna básicamente se suma. de cinético energía de movimiento de partículas (átomos, moléculas, iones, electrones) y energía de interacción. entre ellos (intra e intermolecular). La energía interna se ve afectada por cambios en la energía interna. Estado del sistema bajo la influencia de factores externos. campos; La energía interna incluye, en particular, la energía asociada con la polarización del dieléctrico hacia el externo. eléctrico campo y magnetización del paramagnético externamente. revista. campo. Cinético. la energía del sistema en su conjunto y la energía potencial debida al espacio. La ubicación del sistema no está incluida en la energía interna. En termodinámica sólo se determina el cambio de energía interna en la descomposición. procesos. Por tanto, la energía interna se especifica hasta un cierto término constante, dependiendo de la energía tomada como cero de referencia.La energía interna U como función de estado es introducida por la primera ley de la termodinámica, según la cual la diferencia entre el calor Q transferido al sistema y el trabajo W realizado por el sistema depende únicamente de los estados inicial y final del sistema y no no depender del camino de transición, es decir. representa un cambio en la función de estado
donde U 1 y U 2 son la energía interna del sistema en los estados inicial y final, respectivamente. La ecuación (1) expresa la ley de conservación de la energía aplicada a la termodinámica. procesos, es decir, procesos en los que se produce la transferencia de calor. Para cíclico Proceso que devuelve el sistema a su estado inicial. En procesos isocóricos, es decir. procesa a volumen constante, el sistema no realiza trabajo debido a la expansión, W = 0 y el calor transferido al sistema es igual al incremento de energía interna: Q v =. Para adiabático procesos cuando Q = 0, = - W.
La energía interna de un sistema en función de su entropía S, volumen V y el número de moles m i del i-ésimo componente es un potencial termodinámico. Esto es consecuencia de la primera y segunda leyes de la termodinámica y se expresa mediante la relación:
"
donde T es abs. t-ra, p-presión, -químico. potencial del i-ésimo componente. El signo igual se refiere a procesos de equilibrio, el signo de desigualdad se refiere a procesos de no equilibrio. Para un sistema con valores dados de S, V, m i (sistema cerrado en una capa adiabática rígida), la energía interna en equilibrio es mínima. La pérdida de energía interna en procesos reversibles a V y S constantes es igual a máx. trabajo útil (ver Trabajo de reacción máximo).
Dependencia de la energía interna de un sistema en equilibrio de la temperatura y el volumen U =f(T, V) llamado. ecuación de estado calórica. La derivada de la energía interna con respecto a la temperatura a volumen constante es igual a la capacidad calorífica isocórica:
La energía interna de un gas ideal no depende del volumen y está determinada únicamente por el volumen.
El valor de la energía interna de una sustancia se determina experimentalmente, medido a partir de su valor en abs. prueba cero. Para determinar la energía interna se necesitan datos sobre la capacidad calorífica C V (T), los calores de las transiciones de fase y el nivel de estado. Cambio de energía interna durante la química. Las p-ciones (en particular, la energía interna estándar de formación de una sustancia) se determinan a partir de datos sobre los efectos térmicos de las p-ciones, así como de datos espectrales. Teórico El cálculo de la energía interna se realiza mediante métodos estadísticos. termodinámica, que define la energía interna como la energía promedio del sistema en determinadas condiciones de aislamiento (por ejemplo, en determinadas T, V, m i). La energía interna de un gas ideal monoatómico es la suma de la energía promedio recibida. movimiento de moléculas y energía media de estados electrónicos excitados; para gases di y poliatómicos, a este valor también se le suma la energía promedio de rotación de las moléculas y sus vibraciones alrededor de la posición de equilibrio. Energía interna 1
Sujeto: Energía interna de un gas ideal.
El propósito de la lección: repetir los conceptos de energía interna de un gas ideal, derivar una fórmula para determinar la energía interna de un gas ideal, considerar el cambio en la energía interna en todos los isoprocesos que ocurren en un gas ideal.
durante las clases
Organizar el tiempo
actividades docentes
¡Hola chicas! ¡Siéntate!
Hoy tenemos otra lección de física. ¿Estás listo para sumergirte en el mundo de la física durante 45 minutos?
¿Qué objetivos nos fijamos para esta lección y qué tareas resolveremos?
Metas: estudiar un tema nuevo, aplicar los conocimientos adquiridos para resolver problemas. Objetivos: desarrollo de habilidades creativas y de investigación, aumento del interés por la física.
Repetición del material estudiado. Revisar los deberes (13-15 min).
actividades docentes
Actividades estudiantiles previstas
Hoy la prueba del material estudiado será la siguiente.
El orden en que se muestran y verifican las tareas.
1. Pruebas de verificación.
2. Comprobación de la solución a problemas cualitativos.
3. comprobar tareas cuantitativas
4. Comprobación de tareas gráficas.
5.Comprobación del trabajo del laboratorio virtual.
6. videoclip del experimento
Pregunta: ¿Por qué sube el agua del cilindro? ¿El motivo del aumento del agua?
Hoy veremos la energía interna y el cambio en la energía interna en termodinámica.
Entonces, ¿el tema de nuestra lección?
Escribimos la fecha de hoy y el tema de la lección “Energía interna de un gas ideal”
1. Los alumnos del grupo 3-4 realizan un trabajo experimental. Comprobando la ley de Gay-Lussac. Equipo: termómetro, agua ardiente, agua fría, cilindro, plastilina, 2 vasos, regla. Mini-vídeo del experimento. Transferimos cálculos de fotos y videos aviber.
2. 1-2 estudiantes deben crear un problema computacional de complejidad media sobre la aplicación de las leyes de los gases, fotografiarlo y enviarlo aviber.
3. 1-2 estudiantes deben encontrar un problema de calidad en Internet sobre el tema de las leyes de los gases y resolverlo, Aprobadoviber.
4. 1 o 2 estudiantes deben hacer una gráfica de isoprocesos enV= V(T) y volver a dibujar en P=P(V). Realizar dibujos en la pizarra.
5. 1-2 estudiantes deberán realizar el trabajo de laboratorio virtual. SPbSU
6. El resto realiza tareas de prueba, al finalizar las cuales se incluyen en el trabajo de verificación de la tarea completada por otros estudiantes presentados en la pizarra.
Reducir la temperatura del aire dentro del cilindro;
Energía interna
Estudiar material nuevo (13-15 min).
actividades docentes
Actividades estudiantiles previstas
¿Qué es la energía interna?
¿Gas ideal?
Propiedades de un gas ideal
Derivación de la fórmula para la energía interna de un gas ideal monoatómico.
Fórmula de energía interna para un gas ideal monoatómico. Gases monoatómicos: helio, neón, argón.
Fórmula de energía interna para un gas diatómico ideal. Gases diatómicos: oxígeno, hidrógeno, nitrógeno.
Fórmula de energía interna para un gas ideal poliatómico. Gases poliatómicos: dióxido de carbono, vapor, etc.
Fórmula general para la energía interna de un gas ideal. :
Cambio en la energía interna de un gas ideal.
:
Qué isoprocesos hemos considerado y determinamos el cambio de energía interna en estos procesos.
La energía interna es la energía potencial y cinética de todas las moléculas de un cuerpo determinado.
Un gas ideal es un gas cuyas interacciones intermoleculares son insignificantes.
1) no hay interacciones intermoleculares: la energía potencial de las moléculas de un gas ideal es cero;
2) las interacciones ocurren sólo durante sus colisiones, los impactos son absolutamente elásticos;
3) moléculas de un gas ideal - puntos materiales
Responder preguntas, participar en la derivación de fórmulas.
Tomar notas, describir cantidades físicas.
proceso isotérmico:
Proceso isobárico:
Proceso isocórico:
4. Consolidación del material estudiado (15-17 min)
actividades docentes
Actividades estudiantiles previstas
Tarea:
Se calentó aire que pesaba 15 kg a una temperatura de 100 oh C hasta temperatura 250 oh C a presión constante. ¿Encontrar el cambio en su energía interna?
Los estudiantes reciben una prueba por correo electrónico y resuelven los problemas de la prueba de forma independiente.
Después de completar la prueba, las respuestas se muestran automáticamente en la computadora del profesor.
1 alumno elabora la solución del problema en la pizarra. Al resolver, se utiliza la fórmula para cambiar la energía interna.
Los estudiantes abren su correo y resuelven tareas de prueba.
5. Resumiendo. Tarea.
1Prueba. Leyes de los gases
* Necesariamente
Apellido y nombre *
¿En qué estado de agregación de una sustancia sus moléculas se mueven caóticamente con una velocidad promedio de 100 m/s?
en gaseoso y líquido
solo en gaseoso
en liquido y solido
en gaseoso y sólido
El dióxido de carbono descargado se expande isobáricamente. La masa del gas es constante. ¿Cómo se debe cambiar la temperatura absoluta de un gas para aumentar su volumen 4 veces? *
aumentar 16 veces
aumentar 4 veces
reducir en 16 veces
reducir 4 veces
Se libera aire comprimido del recipiente de vidrio, calentando simultáneamente el recipiente. Al mismo tiempo, la temperatura absoluta del aire en el recipiente aumentó 2 veces y su presión aumentó 3 veces. La masa de aire en el recipiente disminuyó en *
6 veces
3 veces
1,5 veces
2 veces
Según los conceptos modernos, el núcleo de un átomo de carbono consta de... *
electrones y protones
neutrones y positrones
solo protones
protones y neutrones
El globo contiene 36*10^26 moléculas de gas. ¿Cuál es la cantidad aproximada de sustancia en el cilindro? *
6 moles
36 moles
6 kilomoles
36 kilometros
2 Prueba. Energía interna
comienzo de la forma
Apellido y nombre
¿En cuál de los ejemplos presentados se convierte la energía mecánica en energía interna?
Agua hirviendo en un quemador de gas.
bala golpeando el objetivo
motor de combustión interna
calentar un alambre de metal en una llama de fuego
Opción 5
En un recipiente se encuentran 10 moles de helio descargados a una presión superior a la atmosférica. ¿Cómo cambiará la energía interna de un gas si se hace un pequeño agujero en un recipiente y se mantiene constante su temperatura?
incrementará
va a disminuir
No cambiará
¿Cómo cambiará la energía interna del agua durante su calentamiento de 25 C a 50 C?
no cambiará, porque no se forma ninguna red cristalina
no cambia, porque el agua no hierve
está creciendo porque aumentos de temperatura
disminuye, porque aumentos de temperatura
Un gas ideal está comprimido isobáricamente. ¿Cómo cambia la energía interna del gas?
aumenta
disminuye
no cambia
¿Cómo cambió la energía interna del gas durante la compresión isotérmica lenta de 0,2 metros cúbicos? gas, que se encontraba en el estado inicial bajo una presión de 200 kPa? Redondea tu respuesta a números enteros.
Fin del formulario
comienzo de la forma
