Физический смысл внутренней энергии

Свойство энтропии возрастать в необратимых процессах, да и сама необратимость находятся в противоречии с обратимостью всех механических движений и поэтому физический смысл энтропии не столь очевиден, как, например, физический смысл внутренней энергии. Максимальное значение энтропии замкнутой системы достигается тогда, когда система приходит в состояние термодинамического равновесия. Такая количественная формулировка второго закона термодинамики дана Клаузиусом, а ее молекулярно-кинетическое истолкование Больцманом, который ввел в теорию теплоты статистические представления, основанные на том, что необратимость тепловых процессов имеет вероятностный характер. [c.76]

ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ [c.19]

Так же как и в случае магнетиков, следует иметь в виду, что Е представляет собой напряженность поля, уже измененную присутствием диэлектрика. Она существенным образом зависит от формы и размеров диэлектрика. Поэтому функция 11 не имеет непосредственного физического смысла внутренней энергии за вычетом энергии электрического поля в вакууме. [c.81]

Физический смысл внутренней энергии [c.30]

Физический смысл энтропии не столь очевиден, как, например, физический смысл внутренней энергии и. Энтропия имеет размерность энергия/температура, такую же, как газовая постоянная Н или й однако это мало что нам разъясняет. В характерном свойстве энтропии — монотонно возрастать во всех естественных процессах, — как и в самом втором законе, есть нечто чуждое интуиции, основанной на механических представлениях. [c.52]

Таков физический смысл внутренней энергии. [c.39]

Решение. Конкретный выбор выражения для 6Wa=Ada означает не только конкретный выбор термодинамической переменной а (и обобщенной силы Л), но и выбор определенного физического смысла внутренней энергии системы. Действительно, записывая (П), имеем, полагая У=1 см [c.177]

Физический смысл течений с предысторией постоянной деформации легко представить на основе понятий, обсуждавшихся в разд. 2-6. Для жидкости с памятью напряжение в момент наблюдения определяется полной предысторией деформирования в области, примыкающей к рассматриваемой материальной точке. В течениях с предысторией постоянной деформации эта история не зависит от момента наблюдения, и, следовательно, можно ожидать, что напряжения, а также и любая другая зависимая переменная, например внутренняя энергия, тоже не будет зависеть от t. Эти концепции будут формализованы в следующей главе, но они могут быть интуитивно осознаны уже на данной стадии. [c.117]

Как будет показано ниже, элементарное количество теплоты 6Q, так же как и 6L, не является полным дифференциалом в отличие от дифференциала внутренней энергии dU. За этой математической символикой скрыт глубокий физический смысл различия понятий внутренней энергии, теплоты и работы. [c.14]

Специфика использования работ электризации и намагничивания н термодинамике состоит в т ом, что возможны различные варианты набора электрической и магнитной энергии, которая включается во внутреннюю энергию системы, и от этого набора существенно зависят и физический смысл, и выражения для соответствующих работ. Так, известно, что индукция поля [c.160]

Такое разнообразие выражений для элементарных работ вызвано принятыми в физике способами описания электрических и магнитных явлений, а не термодинамическими особенностями этих систем. Действительно, соотношение (19.7) показывает, что функцию и можно рассматривать не как внутреннюю энергию, а как термодинамический потенциал Ль являющийся преобразованием Лежандра функции V. Формальный смысл введения этой функции—замена переменной на сопряженную ей интенсивную переменную 6. Соотношение между V" ц. и ъ поляризованной системе подобно соотношению между Я и (У в рассмотренных выше механических системах. Так, если давление в цилиндре создается весом поршня mg, то потенциальная энергия поршня mgh = Pa)h = PV, где h — высота цилиндра, со — площадь поверхности поршня. Можно ограничить рассматриваемую систему телом, находящимся, внутри цилиндра, внутренняя энергия такой системы равна U. Но можно включить в систему и поршень, тогда внутренняя энергия равняется U + PV=H. Физический смысл слагаемых типа VdP, входящих в фундаментальное уравнение функции, Н Т, Р, п) [c.161]

Выражение (6,3) показывает, что каждая единица массы жидкости как бы переносит с собой при своем движении энергию W 4- v /2. Тот факт, что здесь стоит тепловая функция w, а не просто внутренняя энергия е, имеет простой физический смысл. Подставив ш = е р/р, напишем полный поток энергии через замкнутую поверхность в виде [c.27]

Предметом изучения термодинамики являются закономерности превращения энергии в различных физических, химических и других процессах можно сказать, что термодинамика представляет собой в самом общем смысле науку об энергии. Термодинамика не ограничивается анализом каких-либо отдельных или частных видов энергии, как это имеет место, например, в механике, где изучается лишь энергия механического движения (т. е. кинетическая и потенциальная энергия тела), но рассматривает все существующие виды энергии и всевозможные ее превращения. Отличительной чертой термодинамики является введение в совокупность исследуемых видов энергии внутренней энергии тел, что собственно и делает термодинамику общей наукой о превращениях энергии. Действительно, любой макроскопический процесс сопровождается изменением внутренней энергии участвующих в процессе тел, вследствие чего превращение внутренней энергии является наиболее общей особенностью макроскопических процессов. Так как внутренняя энергия обусловлена движением составляющих тело частиц, называемым тепловым, то содержание термодинамики можно формулировать как изучение теплового движения, понимаемого в самом широком смысле. [c.7]

Энтальпия не имеет такого физического смысла, как внутренняя энергия и, но она является весьма удобной расчетной функцией при изучении процессов перемещения сплощных масс и как функция, образованная из величин, являющихся функциями состояния ц, р, V, сама является функцией состояния. Как и внутренняя энергия, энтальпия чистого вещества может быть представлена в виде функции двух любых параметров состояния (р, у V, или р, ). [c.33]

Энтропия —это физическая величина, изменение которой происходит при обмене энергией в форме теплоты в равновесны.ч процессах. Объяснить физический смысл энтропии трудно, ее нельзя измерить каким-либо прибором, так же как и внутреннюю энергию. Существование и свойства названных величин подтверждаются опытом. [c.25]

Этот закон неприменим к отдельным молекулам или к малому числу их. Нельзя сказать, что в этом случае он неверен, так как он вообше ничего не говорит по поводу поведения отдельной молекулы или малого числа их, ничего не утверждает по той причине, что к отдельной молекуле неприменимо понятие теплоты, ибо понятие это, равно как понятия температуры и энтропии, имеет смысл только по отношению к весьма большому количеству молекул. Это вытекает из феноменологического метода, который положен в основу термодинамики. Феноменологический метод заключается в том, что рабочее тело рассматривают не как дискретное физическое тело, состоящее из отдельных молекул, а как некоторый континуум, т. е. как сплошную среду, физические параметры которой непрерывны и изменяются на бесконечно малую величину при переходе от одной точки пространства к другой. Это дает возможность изучать совокупность действия молекул, проявляющуюся в том, что нами названо параметрами состояния рабочего тела. Так, совокупность импульсов всех молекул газа дает параметр давления совокупность кинетических энергий молекул — внутреннюю энергию газа, совокупность объемов, занимаемых молекулами в их движении, — удельный объем газа. Статистический метод является лишь дополнением к феноменологическому методу и дает свои поправки в тех случаях, когда возможно судить о закономерности поведения отдельных молекул. Примером таких поправок является уравнение состояния реального газа. [c.67]

Нужно отметить следующее положение. Так как в процессе перехода однокомпонентной среды через пограничные кривые ее теплоемкости, коэ ициенты давления, теплового расширения и другие физические величины изменяются скачком, в то время как внутренняя энергия, энтропия и вообще функции состояния сохраняют непрерывное течение, то в условиях термодинамически равновесного перехода поведение среды в целом характеризуется теми же признаками, которые свойственны фазовым превращениям второго рода. Конечно, изменения, возникающие в системе при ее переходе через пограничную кривую, представляют собой явления, по своей природе и происхождению совершенно отличные от тех, которые обычно относят к фазовым переходам второго рода. Сказанное здесь следует понимать в том смысле, что скачкообразные изменения ряда характерных макроскопических величин [c.26]

Каков -физический, смысл введенного нами в процессе вывода комплекса (/ + Х) Напомним, что энтальпия /, определяемая формулой (2-7), представляет собой энергию расширенной системы (внутренняя энергия тела U плюс потенциальная энергия давящего на это тело поршня с грузом pV). По аналогии с этим очевидно, что для рассматриваемой нами системы, которая помимо работы расширения против сил внешнего давления может производить работу против некоторой силы , энергия расширенной системы запишется в виде U + pV IX. Эту величину мы можем рассматривать как энтальпию изучаемой системы будем обозначать энтальпию систем, у которых dL = р dV + dX, символом / [c.23]

Коэффициенты, применяемые для характеристики аэродинамических качеств диффузоров, приведены в табл. 1-38, а их физический смысл уясняется при рассмотрении процесса течения газа в тепловой диаграмме (рис. 1-50). На рис. poi — давление полного торможения перед диффузором р1 — статическое давление в узком сечении геометрического диффузора р2, рт— статическое и полное давление в выходном сечении Но — теплоперепад, соответствующий кинетической энергии потока во входном сечении Ак — теплоперепад, эквивалентный кинетической энергии в выходном сечении (потери с выходной скоростью) ДА — внутренние потери в диффузоре Ап— увеличению потенциальной энергии в диффу- [c.93]

Тягой ТРД называют движущую силу, развиваемую двигателем. Тяга является главным параметром ТРД. По своему физическому смыслу она представляет собой равнодействующую всех сил давления, приложенных к внутренним и наружным поверхностям двигателя. Тяга двигателя возникает в результате воздействия потока газа на поверхности двигателя и увеличения кинетической энергии потока Тяга ТРД определяется (без учета расхода топлива, составляющего 1,2—2% расхода воздуха) по формуле [c.200]

В 5 этой главы было показано, что по физическому смыслу явления структурных превращений должны состоять в структурных изменениях внутренней энергии. Наряду с такой физической постановкой задачи возможна и техническая ее постановка. В технических постановках обычно используется метод источников . [c.67]

Как известно, физический смысл имеют только изменения внутренней энергии или энтальпии. Поэтому при записи уравнений энергии для процессов, сопровождаемых химическими реакциями, для обозначения молярных энтальпий различных компонентов нам временно понадобится специальный символ, в котором отражалась бы согласованность различных энтальпий между собой и с изменением энтальпии в данной реакции. Частично этот вопрос уже затрагивался в разд. 20.2 применительно к Hr и Яр. Такие взаимно согласованные энтальпии мы будем обозначать символом h, [c.400]

Число сегментов в макроскопических частях эластомера достаточно велико, поэтому эластомеры можно рассматривать как макроскопически однородную систему. Для изучения свойств систем из большого числа частиц эффективно использовать подходы термодинамики и статистической физики. Описание поведения эластомера с этих позиций основано на том, что реализуемость его микроскопического состояния носит вероятностный характер. Наиболее вероятными микросостояниями являются состояния термодинамического равновесия. Вероятностное поведение эластомера, как и всякой термодинамической системы, отличает его от детерминированного поведения, рассматриваемого в классической механике. Покажем, что в термодинамическом смысле физическая природа упругости эластомеров отличается от традиционных материалов, например, металлов, и связана прежде всего с изменением энтропии, а не внутренней энергии твердого тела [63, 72, 249]. [c.70]

Механизм понижения свободной энергии. В основе этого механизма лежит эффект Ребиндера, представляющий собой изменение механических свойств твердых тел при снижении их поверхностной энергии под влиянием поверхностных физико-химических процессов. Физический смысл этих явлений заключается в следующем. В ходе разрушения твердого тела обнажаются и перестраиваются его внутренние связи. Эти связи ослабляются и их разрыв облегчается в том случае, если их частично удается отвлечь на взаимодействие с атомами легко подвижной внешней среды. Поверхностно активная внешняя среда облегчает выход на поверхность дислокаций, движение которых и составляет сущность пластической деформации. [c.449]

В зависимости от физического смысла параметров и g критерии равновесия и устойчивости будут давать различные свойства равновесий конкретных систем. Рассматривать их в общем виде нецелесообразно. Стоит лишь обратить внимание на критерий устойчивости, связанный с возможностью изменения энергии системы. Если в формуле (21.13) сделать нулями дифференциалы всех внутренних и внешних параметров, кроме энергии [c.111]

Нулевая энергия есть постоянная интегрирования, которая входила ранее в уравнение (2-12) для внутренней энергии и и относительно которой отмечалось, что она термодинамически неопределима. Величина С/д получила название нулевой энергии по той причине, что она действительно представляет собой значение внутренней энергии тела при абсолютном нуле температуры. При Т — й движение молекул и составляющих их атомов в теле прекращается, однако движение внутри атомов остается и при температуре абсолютного нуля. Так, например, движение электронов в атомах не является тепловым движе-. нием и имеет место при всех температурах, в том числе и при Г = 0. Нулевая энергия (7о характеризует энергию движений, которые происходят внутри атомов при температуре абсолютного нуля и, следовательно, имеет вполне определенный физический смысл. Если обозначить нулевую энергию, приходящуюся на одну молекулу, через и , то [c.32]

Таким образом, по отношению к расширенной системе (т. е. к совокупности элемента и взаимодействующей с ним окружающей среды) энтальпия I играет такую же роль, какую для выделенного элемента играет внутренняя энергия и. Этим определяется физический смысл энтальпии. [c.52]

Ход изменения температуры при адиабатном процессе непосредственно определяет характер изменения внутренней энергии при расширении системы внутренняя энергия уменьшается, при сжатии — возрастает. Физический смысл этого результата заключается в следующем при отсутствии теплообмена работа расширения системы совершается целиком за счет внутренней энергии (которая поэтому уменьшается на величину, равную совершенной работе). При сжатии, наоборот, внутренняя энергия возрастает на величину, равную работе, совершенной силами окружающей среды над системой (в свете этого рассуждения еще раз полезно вспомнить, что для поддержания постоянной температуры прн расширении теплоту нужно подводить, а при сжатии — отводить). [c.101]

Понятие энтальпии введено на основе чисто формальных соображений, но можно установить и физический смысл этой величины. Первое слагаемое и представляет собой внутреннюю энергию данного тела. [c.46]

При рассмотрении химических реакций понятие о внутренней энергии имеет более широкий смысл, чем при рассмотрении процессов чисто физических. Под внутренней энергией в этом случае, кроме тепловой энергии (т. е. кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул, а также колебаний внутримолекулярного характера и потенциальной энергии взаи-водействия молекул) понимается также химическая энергия внутримолекулярных связей и даже внутриатомная энергия оптических уровней, поскольку химические реакции часто сопровождаются световым эффектом, т. е. выделением световой энергии внутриатомного происхождения. [c.260]

Физический смысл энтальпии выясним на следующем примере. Рассмотрим расщиренную систему, включающую газ в цилиндре и поршень с грузом общим весом G (рис. 2.4). Энергия этой системы складывается из внутренней энергии газа и потенциальной энергии поршня с грузом в поле внешних сил Е = U- -+ Gy. В условиях равновесия (G = pF) эту функцию можно выразить через параметры газа E=U - -pFy=U - -pV. Получаем, что Е = Н, т. е. энтальпию можно трактовать как энергию расширенной системы. [c.18]

Физический смысл энтальпии будет понятен из рассмотрения следующего примера. На перемещающийся поршень в цилиндре с 1 кг газа помещетт гиря массой т кг (рис. 5-13). Площадь поршня / внутренняя энергия рабочего тела и. Потенциальная энергия гири равна произведению массы гири т на высоту S. Так как давление газа р уравновешивается массой гири, то потенциальную энергию ее можно выразить иначе [c.65]

Внутренняя энергия системы включает в себя в данном случае электростатические энергии фаз ф е и <рРеР, где ф , фР — внутренние электростатические потенциалы, е , — заряды фаз. Физический смысл этих потенциалов уже обсуждал- [c.147]

Показанное в предыдущем параграфе исследование процессов изменения состояния газа оказывается недостаточным для изучения процессов превращения тепловой энергии в механическую в тепловых двигателях. Для этого необходимо ввести еще одну характеристику (параметр) состояния газа. Однако предварительно нужно обратить внимание на одну особенность, касающуюся введенных параметров состояния. Из них четыре—давление, удельный объем (плотность), температура и внутренняя энергия — имеют простой физический смысл, легко объясняемый поведением громадного количества хаотически движущихся молекул, из которых состоят тела. Благодаря этому эти четыре параметра легко воспринимаются oprsi-нами чувств человека и легко усваиваются при изучении. Кроме этих четырех параметров в термодинамике используется ряд таких параметров состояния, которые не обладают отмеченным выше свойством. Они вводятся чисто математическим путем и служат для облегчения технических расчетов. К числу таких параметров, как видно было, относится пятый из введенных параметров — энтальпия. Он не имеет какого-либо физического смысла и используется для вычисления ряда технически важных величин к, в частности, количества теила в одном из важнейших процессов изменения состояния газов — изобарном. Для каждого состояния газа он вычисляется по формуле (2-27 i. [c.81]

Из (4.61) следует, что оно удовлетворяется только при д ) =1,аиз (4.60) видно, что оно тождественно удовлетворяется при а = О, т. е. для квазитвердого потока. Однако при а фО-в интервале О <д , < 1 оно имеет только один корень Xj =1, который не имеет физического смысла. Это иллюстрируется рис. 4.10, на котором приведены графики правой и левой частей уравнения (4,60) при а = -1. Равенство (4.60) имеет место только при J j = 1. Отсутствие корней уравнения (4.60) при любом значении а Фй означает, что цилиндрический экстремальный поток возможен только как кваэитвердый. Физический смысл этого очевиден. При (7 =0 в потоке отсутствует диссипация энергии, и он может существовать на неопределенной длине в трубе, если стенка ее идеальная. В экстремальном же потоке при аО существует диссипация энергии за счет внутренней вязкости. Если при этом энергия минимальна, то очевидно, что изменение энергии возможно только при изменении радиуса свободной поверхности и, следовательно, цилиндрического потока не будет. [c.75]

Отметим, что физический смысл выражения (6.75) столь очевиден, что его можно было записать без вывода, а именно, уравнение (6.75) устанавливает баланс тепла в катодном узле ЭГЭ и интвряретируется следующим образо м скорость изменения внутренней энергии скдЦ с) равна разности между тепло вой мощностью, выделяемой в топливе, и мощностью, отводимой с поверхности катода излучением, электронным током и теплопроводностью по плазме н коммутационным перемычкам. [c.195]

Энтальпия i измеряется так же, как внутренняя энергия и, т. е. в ккал1кг. Для определения физического смысла энтальпии в выражение (78) подставим значения и и pv, а именно и—с Т и pv=RT при начальной температуре, равной абсолютному нулю. [c.67]

Из соотношения (2-1-17) следует, что коэффициент характеризует молекулярный перенос внутренней энергии, т. е. коэффициент температуропроводности по своему физическому смыслу является коэффициентом энергапроводности. Коэффициенты и О имеют од1Инаковую размерность м ч), они характеризуют (молекулярный перенос энергии и массы вещества. Поэтому ряд исследователей называет коэффи- циент температуропроводности коэффициентом диффузии тепла. Обычно коэффициенту температуропроводности придают другой физический смысл как величине,, характеризующей интенсивность изменения температуры тела в нестационарных процеосах. Это вытекает из закона развития температурного поля твердого тела при нагревании или охлаждении в условиях постоянства температуры на его поверхности. В стадии регулярного режима для тел простейщей геометрической формы имеет место соотношение [c.38]

ХОДИТ в хорошо изолированной паровой турбине. В действительности при течении расширяющегося пара в турбине за счет сил трения между его частицами, а также трения пара о ее детали происходит внутреннее выделение тепла. Потенциальная энергия в конце процесса расширения оказывается больше, чем в случае отсутствия трения, и полученная работа соответственно уменьшается. Если внутренним подводом тепла можно пренебречь, то будет происходить так называемый изоэнтропий-н ы й процесс расширения, при котором один из параметров состояния — энтропия л — остается постоянным. Без достаточно глубокого знания термодинамики трудно понять даже физический смысл этой величины. Энтропия характеризует близость замкнутой (изолированной) системы к термодинамическому равновесию. Заметим, что не вполне ясное представление физической сути понятия энтропии нисколько не мешает ее практическому использованию, как, скажем, использованию радиоприемника не мешает незнание его устройства. [c.17]

В разд. 7.8 мы также советовали не придавать энтальпии какого-либо физического смысла, помимо того, который содержится в ее определении (Н U pV). То же самое, но еще настойчивее можно советовать в случае F и G, поскольку в некоторых учебниках они называются иначе, что может привести только к путанице. Так, F называлась также свободной энергией и свободной энергией Гельмгольца, а G — свободной энтальпией и свободной энергией Гиббса (или даже просто свободной энергией). Больще всего может вызвать недоразумений использование термина свободная энергия применительно к G, так как G определено через энтальпию Я, а не через внутреннюю энергию U. Поэтому читателю рекомендуется рассматривать F п G просто как комбинации характеристик, определенные равенствами (13.1) и (13.2), и твердо придерживаться названий функция Гельмгольца и функция Гиббса . Даже эти названия не вполне идеальны, поскольку F и G не являются математическими функциями в том смысле, в каком г является функцией л и г/, когда мы пишем z — z x, у). Однако сейчас уже поздно изобретать более подходящие новые названия. [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...