к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Внутренняя энергия

Внутренняя энергия - функция термодинамич. параметров системы (напр., объёма V и температуры T), изменение к-рой определяется работой, совершаемой над однородной системой при условии её адиабатич. изоляции. Существование такой функции 1119915-271.jpg есть следствие первого начала термодинамики, согласно к-рому полный дифференциал внутренней энергии равен 1119915-272.jpg1119915-273.jpg, где dQ - кол-во теплоты, сообщаемое системе, P - давление, 1119915-274.jpg - работа, совершаемая системой (dQ и PdV не являются полными дифференциалами).

Внутренняя энергия равна (с точностью до аддитивной постоянной, работе, совершаемой адиабатически изолированной (dQ=0) системой:1119915-275.jpg При переходе адиабатически изолир. системы из состояния (1) в состояние (2) изменение В. э. равно работе, совершаемой системой 1119915-276.jpg при бесконечно медленном, квазистатическом процессе. Для кругового процесса полное изменение В. э. равно нулю

1119915-277.jpg

В общем случае внутренняя энергия есть функция внеш. и внутр. термодинамич. параметров аi, включая температуру. Тогда 1119915-278.jpg , где Аi - обобщённые силы. Вместо температуры можно выбрать в качестве термодинамич. параметра энтропию S. Для этого нужно привлечь второе начало термодинамики ,согласно к-рому dQ=TdS, тогда dU=TdS-PdV. В. э. как функция энтропии и объёма U(S,V)является одним из термодинамических потенциалов (характеристической функцией), т. к. определяет все термодинамич. свойства системы. Если система состоит из п компонентов, то U зависит кроме S и V от числа частиц Ni в компонентах, i=1, 2,. . . п. В этом случае1119915-279.jpg полный дифференциал внутренней энергии равен где 1119915-280.jpg - хим. потенциал i-го компонента. Минимум U при пост. энтропии, объёме и массах компонентов определяет устойчивое равновесие многофазных и многокомпонентных систем.

Внутренняя энергия имеет смысл ср. механич. энергии (кинетич. энергии и энергии взаимодействия) всех частиц, к-рые можно рассматривать как компоненты или фазы термодинамич. системы. Если в термодинамич. систему входит эл--магн. поле, то его энергию включают во В. э. Кинетич. энергия движения тела как целого не входит в В. э.

В статистич. физике, в классич. случае, В. э. определяется как ср. значение функции Гамильтона системы Н(р,q)по каноническому (или большому каноническому) распределению Гиббса 1119915-281.jpg(р,q):

1119915-282.jpg

где р, q - совокупность импульсов и координат всех частиц системы,1119915-283.jpg- элемент фазового объёма. В квантовом случае 1119915-284.jpg , где H - гамильтониан системы, 1119915-285.jpg - статистич. оператор, Tr означает след оператора. В. э. удобно выразить через Гельмгольца энергию, т. е. свободную энергию F с помощью Гиббса - Гельмгольца уравнения 1119915-286.jpg, т. к. F более непосредственно связана со статистикой и определяется статистич. интегралом или статистич. суммой.

Для идеального газа, подчиняющегося классич. статистике, В. э. зависит только от температуры 1119915-287.jpg, где CV - теплоёмкость при пост. объёме. Для неидеального газа и жидкости В. э. зависит также от уд. объёма 1119915-288.jpg, отнесённого к одной молекуле. Напр., для газа, подчиняющегося Ван-дер-Ваалъса уравнению, В. э. имеет вид 1119915-289.jpg, где а - константа.

'; ?>
к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ