ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплота из "Термодинамика для инженеров " С молекулярной точки зрения внутренняя энергия системы есть сумма всей кинетической и потенциальной энергии частиц, составляющих эту систему. Эта энергия распределена между потенциальной и кинетической энергиями частиц внутри ядра каждого атома, потенциальной и кинетической энергиями колебания атома в молекуле, кинетической энергией вращения групп атомов внутри молекулы, кинетическими энергиями вращательного и поступательного движений молекулы как таковой и, наконец, межмолекулярной потенциальной энергией внутри системы. [c.31] Различные виды внутренней энергии могут быть грубо классифицированы как независимые от температуры и зависимые от температуры . При значениях температуры и давления, обычно встречающихся в инженерной практике, электронная и ядер-ная энергии в основном не зависят от температуры и составляют внутреннюю энергию системы при температуре абсолютного нуля. Энергии поступательного, вращательного и колебательного движений зависят от температуры и составляют часть внутренней энергии, которую содержит тело при температуре выше абсолютного нуля. Эту часть внутренней энергии обычно рассматривают как термическую энергию. Она представляет наибольший интерес в термодинамике. [c.31] В настоящее время абсолютные величины электронной и ядер-ной энергий не могут быть определены, но изменения в величинах этих энергий можно оценить эмпирически по данным теплот образования или сгорания для конкретных рассматриваемых соединений. Значительные сдвиги произошли в области определения величин различных видов термической энергии. Например, на основании классической кинетической теории газов вычислено, что Усредняя энергия поступательного движения в идеальном газе составляет RT. Так как поступательному движению молекулы в свободном от поля пространстве соответствуют три степени свободы (по одной на каждую ось координат), то RT внутренней энергии должна приходиться на каждую степень свободы. [c.31] В табл. 1, согласно классической теории, приведены величины вкладов во внутреннюю энергию Е от каждой степени свободы F для одноатомных, двухатомных и нелинейных трехатомных молекул. [c.32] Классическое представление о внутренней энергии частично подтверждено эмпирическими данными по теплоемкости. Термин теплоемкость первоначально использовали для определения количества теплоты, необходимой для изменения температуры единицы массы какого-либо материала на один градус. Однако было найдено, что теплоемкость является функцией условий, при которых происходит нагревание. Например было найдено, что количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы газа на один градус, значительно больше, если газ расширяется при постоянном давлении в процессе нагревания, чем то количество теплоты, которое потребовалось бы для нагревания газа при постоянном объеме. Кроме того, имеет значение температурный интервал, в котором происходит нагревание. Поэтому существует несколько различных видов теплоемкости, каждый из которых характерен для какого-либо процесса нагревания. [c.32] Эта частная производная может быть функцией и температуры и давления. [c.33] Так как измеряет скорость изменения внутренней энергии с изменением температуры при постоянном объеме, то приближенное значение С может быть получено прямым дифферент рованием значения внутренней энергии (табл. 1) по температуре Теплоемкости идеальных газов при постоянном объеме и постоянном давлении приведены в табл. 2. [c.33] Если колебательная составляющая ничтожно мала при комнатной температуре, Ср для нелинейных трехатомных молекул должна быть равна 8 кал/ моль- К) при комнатной температуре и приближаться к 14 как к максимуму при высоких температурах. Это предположение находится в соответствии с экспериментами. [c.34] Внутренняя энергия системы может быть изменена добавлением или расходом энергии в форме теплоты. Теплота является переходной формой энергии из одной области в другую под влиянием разности температур. Скорость этого перехода пропорциональна разности температур. В соответствии с этим определением теплоты нельзя говорить, что энергия, содержащаяся в веществе, является теплотой. Энергия может быть передана системе в виде теплоты, но внутри системы она превращается во внутреннюю энергию и не сохраняется как теплота. [c.34] Теплота — переходная форма энергии. Ее количественная оценка должна зависеть от механизма этого перехода. Так как классическая термодинамика не рассматривает подробно механизм теплопроводности, конвекции и радиации, количество перенесенной теплоты может быть вычислено термодинамически только при наблюдении влияния процесса переноса теплоты на свойство системы и окружающей среды. [c.34] Вернуться к основной статье