Внутренняя энергия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

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

есть следствие первого начала термодинамики, согласно к-рому полный дифференциал внутренней энергии равен

, где dQ - кол-во теплоты, сообщаемое системе, P - давление,

- 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:

При переходе адиабатически изолир. системы из состояния (1) в состояние (2) изменение В. э. равно работе, совершаемой системой

при бесконечно медленном, квазистатическом процессе. Для кругового процесса полное изменение В. э. равно нулю

В общем случае внутренняя энергия есть функция внеш. и внутр. термодинамич. параметров а_i, включая температуру. Тогда

, где А_i - 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 N_i в компонентах, i=1, 2,. . . п. В этом случае полный дифференциал внутренней энергии равен где

- 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

(р,q):

где р, q - совокупность импульсов и координат всех частиц системы,

- элемент фазового объёма. В квантовом случае

, где H - гамильтониан системы,

- статистич. оператор, Tr означает след оператора. В. э. удобно выразить через Гельмгольца энергию, т. е. свободную энергию F с помощью Гиббса - Гельмгольца уравнения , 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

, где C_V - теплоёмкость при пост. объёме. Для неидеального газа и жидкости В. э. зависит также от уд. объёма

, отнесённого к одной молекуле. Напр., для газа, подчиняющегося Ван-дер-Ваалъса уравнению, В. э. имеет вид

, где а - константа.

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.