Внутренняя энергия

Любая термодинамическая система имеет запас энергии.

Е = Е_к + Е_п + U

Общая энергия складывается из кинетической энергии движения, определяемой как

Е_к = mv²/2,

где m - масса системы, v – скорость движения системы;

потенциальной энергии, определяемой гравитационным полем земли

Е_п = mgh ,

где g – ускорение свободного падения, h – высота над уровнем моря,

и внутренней энергией U, т.е. энергии, заключённой внутри самого тела.

Отсюда вытекает определение внутренней энергии.

Внутренней энергией называется полная энергия, которой обладает система в данном состоянии, за вычетом кинетической энергии движения самой системы и потенциальной энергии.

Внутренняя энергия состоит из кинетической энергии теплового движения молекул U_к, потенциальной энергии взаимодействия молекул U_п и нулевой энергии U₀ (энергии при температуре абсолютного нуля).

U = U_к + U_п +U₀

Внутренняя энергия является функцией состояния системы.

Для термодинамических расчётов интерес представляет не сама внутренняя энергия, а её изменение в каком-либо процессе, причём изменение внутренней энергии не зависит от пути процесса, а зависит только от начального и конечного состояния системы.

В 1845 году Джоуль установил закон, согласно которому внутренняя энергия идеальных газов не зависит от давления или объёма, а зависит только от температуры. При увеличении внутренней энергии температура газа увеличивается, и наоборот. При уменьшении внутренней энергии температура газа уменьшается.