Énergie intérieure – Wikipedia

Le énergie intérieure

${displaystyle u}$

est l’énergie totale d’un système physique disponible pour les processus de conversion thermodynamique qui est en paix et l’équilibre thermodynamique. L’énergie intérieure est composée d’une variété d’autres formes d’énergie (voir ci-dessous), elle est constante dans un système fermé selon la première clause principale de thermodynamique. ^[d’abord]

L’énergie intérieure change lorsque le système échange de la chaleur ou travaille avec son environnement. Le changement

${displaystyle delta u}$

L’énergie intérieure est alors égale à la somme de la chaleur fournie par le système

${displayStyle Q}$

Et le travail

${displayStyle in}$

Cela se fait sur le système, mais laisse cela dans son ensemble à l’état inactif:

${affichage delta u = q + w}$

L’énergie intérieure est une taille d’état étendue et un potentiel thermodynamique du système. L’équation d’état calorique du système entraîne la façon dont l’énergie interne des autres variables d’état (par exemple la pression, la température, le nombre de particules, l’entropie, le volume) doit être calculée.

Quelles formes d’énergie sont prises en compte lorsque l’on considère que l’énergie interne dépend du type de processus qui s’exécutent dans le système considéré. Les groupes d’énergie qui restent constants dans les processus à considérer ne doivent pas être pris en compte, car aucune valeur absolue indépendante et absolue de l’énergie interne ne peut être déterminée à partir de cette sélection.

• Dans le cas le plus simple, le système considéré ne se compose que d’un nombre ferme de points de masse immuables sans énergie potentielle, correspondant à un gaz noble dilué à la température qui n’est pas trop élevée. Ensuite, son énergie intérieure est donnée à travers toute l’énergie cinétique du mouvement désordonné des particules.
• Dans les gaz idéaux multi-atomiques, l’énergie rotative cinétique des molécules (voir rotation moléculaire) et l’énergie cinétique et potentielle de leurs vibrations intérieures sont ajoutées.
• Dans le cas de gaz réels, de liquides et de tissus solides, l’énergie potentielle mutuelle des particules compte également parmi l’énergie intérieure. En présence de champs externes (comme le champ électrique, le champ magnétique, le champ lourd), l’énergie potentielle que les particules ont défini par rapport au système est souvent incluse.
• Si des réactions chimiques sont possibles, l’énergie interne est élargie pour inclure l’énergie des liens chimiques des types nucléaires impliqués. L’énergie intérieure de la matière à l’état du plasma comprend également les énergies d’ionisation des molécules et des atomes.
• Lors de la prise de réactions de base telles que la radioactivité, la fusion centrale ou la fission nucléaire, l’énergie de liaison centrale fait partie de l’énergie interne. Il y a aussi la production et la destruction de particules, telles que: B. Dans l’univers précoce peu de temps après le Big Bang, l’énergie intérieure contient également l’énergie tranquille des particules et est donc la même que l’énergie de repos entière
  ${displayStyle e_ {0} = m, c ^ {2}}$

  , par lequel

  ${displaystyle m}$

  La masse du système est.

• L’énergie intérieure d’une cavité est donnée par l’énergie de rayonnement disponible.

L’énergie, qui résulte du mouvement ou de l’emplacement du système global (par exemple, l’énergie cinétique, l’énergie de localisation), n’est pas comptée parmi l’énergie intérieure et pourrait donc être comme elle comme elle énergie externe être comparé. ^[2]

Une variété de tissu ( K = 1) [ Modifier | Modifier le texte source ]]

La première clause principale de thermodynamique décrit un changement de l’énergie interne comme une somme de l’alimentation et des trains de chaleur ainsi que les travaux effectués sur le système (fermé) correspondant:

${displayStyle mathrm {d} u = delta q + delta w = tcdot mathrm {d} s-pcdot mathrm {d} v}$

avec

À

${displayStyle Q}$

et

${displayStyle in}$

vous écrivez chacun

${DisplayStyle Delta}$

au lieu de

${displayStyle Mathrm {d}}$

parce que c’est pas Comme avec la taille de l’état

${displaystyle u}$

est un différentiel total d’une fonction d’état, mais sur les changements infinitésimaux des variables de processus. Le dernier terme a un signe négatif car un élargissement du volume avec un Soumission est associé au travail.

Intégré:

${displayStyle mathrm {delta} u = q + w = ​​int {tcdot mathrm {d} s} -int {pcdot mathrm {d} v}.}$

Sur chaque chemin fermé

${DisplayStyle C}$

est applicable:

${DisplayStyle Oint Limits _ {C} {Mathrm {d}} u = 0,}$

Comme toujours vous les différentiels

${displayStyle mathrm {d} s}$

et

${displayStyle Mathrm {d} v}$

choisit.

Par conséquent, ce qui suit s’applique aux processus circulaires hospitaliers:

${displayStyle {begin {aligned} mathrm {delta} u & = 0 \ leftrightarrow q_ {1} -left | q_ {2} droit | + w_ {1} -left | w_ {2} droit | & = 0, end {alignement}}}}}}}}}$

La Fed avec 1 énergies indiquait (positif) et le (négatif) (voir l’équilibre énergétique pour les processus circulaires).

Tissu des variables BEI

${displaystyle n}$

ou numéro de particules

${displaystyle n}$

Appartient également au potentiel chimique

${displaystyle mu}$

Ajouter au différentiel total (équation fondamentale):

${Affichestyle mathrm {d} u = tcdot mathrm {d} s-pcdot mathrm {d} v + mu cdot mathrm {d} n.} n.}$

[ 1) “> Modifier | 1) “> Modifier le texte source ]]

Énergie intérieure

${displaystyle u}$

et leurs variables naturelles (entropie

${DisplayStyle S}$

, Volume

${DisplayStyle V}$

et la quantité de matériel

${displaystyle n}$

) sont toutes des tailles d’état approfondies. L’énergie interne change proportionnelle à la taille d’état correspondante (s, v) avec le facteur proportionnel lorsque le système thermodynamique est à l’échelle

${displaystyle alpha}$

:

${displayStyle u (Alpha CDOT S, Alpha CDOT V, Alpha CDOT N_ {1}, Dots, Alpha CDOT N_ {K}) = Alpha CDOT U (S, V, N_ {1}, DOTS, N_ {K})}$

avec

${displaystyle n_ {i}}$

(

${displayStyle i = 1, points, k}$

): Type de tissu des particules du type

${displayStyle i}$

.

Une telle fonction est appelée fonction homogène du premier degré.

Avec le théorème d’Euler et la première clause principale, la Équation d’Euler pour l’énergie interne : ^[3]

${DisplayStyle u = ts-pv + {sum _ {i = 1} ^ {k}}, mu _ {i} n_ {i}.}$

Taux de distribution pour le gaz idéal [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Pour un gaz idéal, le taux de distribution égal (l’énergie interne est distribuée sur tous les degrés de liberté avec chacun

${displayStyle {tfrac {1} {2}}, k_ {mathrm {b}} t}$

).

Pour un gaz idéal avec trois degrés de liberté et

${displaystyle n}$

Les particules surviennent:

${displayStyle u = {frac {3} {2}} nk_ {mathrm {b}} t}$

ou pour

${displaystyle n}$

Mol d’un gaz idéal avec

${displaystyle f}$

Beaucoup de liberté:

${displayStyle u = {frac {f} {2}} nrt.}$

avec chacun avec

1. ↑ Saisir énergie interne. Dans: IUPAC (éd.): Compendium de la terminologie chimique. Le «livre d’or». est ce que je: 10.1351 / Goldbook.I03103 .
2. ↑ K. Stierstadt: Thermodynamique: de la microphysique à la macrophysique. Springer, Heidelberg 2010, S. 218, Thermodynamique: de la microphysique à la macrophysique Dans la recherche de livres Google.
3. ↑ Greiner, théor. Physics Vol. 9, équation 2.57.