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 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 аi, включая температуру. Тогда , 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 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 CV - 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.

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