Номер 2, страница 258 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Параграф 45. Термодинамическая система. Внутренняя энергия и способы её изменения. Вопросы - номер 2, страница 258.

Условие.

2. Что называют внутренней энергией термодинамической системы?

Решение.

Решение

Внутренняя энергия термодинамической системы (обозначается как $U$) — это полная энергия этой системы за вычетом кинетической энергии движения системы как единого целого и потенциальной энергии системы во внешних полях. Иными словами, это энергия, связанная с внутренним состоянием самого тела.

Внутренняя энергия складывается из двух основных компонентов:

1. Суммарная кинетическая энергия хаотического (теплового) движения частиц системы. Все частицы, из которых состоит тело (атомы, молекулы, ионы), находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Эта энергия включает в себя энергию поступательного, вращательного и колебательного движения частиц. Она напрямую зависит от температуры системы: чем выше температура, тем больше средняя кинетическая энергия частиц.

2. Суммарная потенциальная энергия взаимодействия частиц системы друг с другом. Частицы в веществе взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания. Энергия этого взаимодействия и есть потенциальная энергия. Она зависит от среднего расстояния между частицами, а следовательно, от объема и агрегатного состояния вещества (газ, жидкость, твердое тело).

Внутренняя энергия является функцией состояния системы. Это значит, что ее значение зависит только от текущих макроскопических параметров (таких как температура, давление, объем), а не от того, каким путем система пришла в это состояние.

Для модели идеального газа, в которой взаимодействие между молекулами считается пренебрежимо малым, потенциальная энергия равна нулю. Поэтому внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий всех его молекул и зависит только от температуры. Для одноатомного идеального газа она вычисляется по формуле:

$U = \frac{3}{2} \nu R T$

где $\nu$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная, $T$ — абсолютная температура.

Ответ: Внутренней энергией термодинамической системы называют сумму кинетической энергии хаотического движения всех частиц, из которых состоит система, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.