Внутренняя энергия — энергия физической систе-мы, зависящая от ее внутреннего состояния. Внутренняя энергия включает энергию хаотического (теплового дви¬жения всех микрочастиц системы (молекул, атомов, ионов) и энергию взаимодействия этих частиц. Кинети¬ческая энергия движения системы как целого и ее потен¬циальная энергия во внешних силовых полях во внутрен¬нюю энергию не входят. Вычислить внутреннюю энергию тела, учитывая дви-жение отдельных молекул и их положение относительно друг друга, невозможно из-за огромного числа молекул в макротелах. Для решения практических задач существен¬ную роль играет не сама внутренняя энергия, а ее измене¬ние, которое можно определить с помощью измеряемых непосредственно макроскопических параметров. Внутреннюю энергию можно рассчитать для одно-атомных идеальных газов. Поскольку молекулы идеального газа не взаимодей¬ствуют друг с другом, то их потенциальная энергия равна нулю, следовательно, внутренняя энергия идеального газа представляет собой кинетическую энергию теплового движения его молекул. Так как средняя энергия одного атома Е = — КГ, то, умножая на число атомов, находящих¬ся в газе массы т, получим: и = чМ,-ЬТ =—М.-ЪТ = — --КТ А2 М А2 М 2 т. е. внутренняя энергия идеального газа прямо пропорци-ональна абсолютной температуре. Если идеальный газ состоит из более сложных мо¬лекул, то его внутренняя энергия также пропорциональ¬на температуре, но коэффициент пропорциональности будет другим. Сложные молекулы, кроме поступательного, совер¬шают также вращательное движение, поэтому внутрен¬няя энергия таких газов равна сумме энергий поступатель¬ного и вращательного движения молекул. У реальных газов, жидкостей и твердых тел средняя потенциальная энергия молекул не равна нулю. Она за¬висит от объема вещества, поскольку при изменении объе¬ма меняется расстояние между молекулами. Следователь¬но, в общем случае внутренняя энергия тела зависит от температуры Т и объема V, т. е. [7= ЩТ, V). При отсутствии внешних сил, действующих на тело, сумма кинетических и потенциальных энергий всех час¬тиц тела остается неизменной, т. е. изменение внутрен¬ней энергии тела всегда связано с его взаимодействием с другими телами и окружающей средой. Понятие «внутренняя энергия» ввел в 1851 году ан-глийский ученый У. Томсон (лорд Кельвин):
Изменение внутренней энергии АС/ физической < темы есть алгебраическая сумма количеств теплоты 0-.Л торыми система обменивается с окружающей средой. 1 боты Л, совершенной системой или произведенной I Работа считается положительнойГесли она пр дится системой над внешними телами, а количестве лоты положительным, если оно передается системе Приведенное выше уравнение выражает пер&х чало термодинамики — закон сохранения энергии Е : менении к процессам, в которых происходит пер теплоты.
Внутренняя энергия системы (тела) может бып ] менена при теплопередаче (рис. 1) (рисунок-нале ет о проблеме теплового загрязнения Земли — ее : греве вследствие индустриальных процессов) и прж < полнении механической работы (рис. 2).
Рис. 1 Рис.2 Процесс передачи энергии от одного тела к дру: без совершения работы называется теплообменом теплопередачей. Способы теплопередачи: 1) теплопроводность — непосредственный энергией между молекулами двух тел. 2) конвекция — перенос тепловой энергии пот жидкости или газа. 3) излучение — перенос энергии электромаг ми волнами.
