Notranja energija: Razlika med redakcijama

dodanih 113 zlogov ,  pred 1 letom
m
m/dp/slog
m (vrnitev sprememb uporabnika 2001:1470:F54A:CC:C4AC:5F1B:77F3:DBB8 (pogovor) na zadnje urejanje uporabnika Franga2000)
Oznaka: Vrnitev
m (m/dp/slog)
'''Nótranja energíja''' (oznaka ''[[W]]''<sub>n</sub> in tudi ''[[U]]'') je oblika [[energija|energije]], ki jo ima [[telo (fizika)|telo]] zaradi svojega stanja. K njej štejemose šteje [[kinetična energija|kinetično energijo]], ki jo imajo [[atom]]i in [[molekula|molekule]] [[snov]]i zaradi svojega [[gibanje|gibanja]], ter [[potencialna energija|potencialno energijo]], ki jo imajo [[atom]]i in [[molekula|molekule]] v snovi zaradi medsebojnih privlačnih ali odbojnih [[sila|sil]].
 
{{TermodinamskiPotenciali}}
 
Pri [[#Notranja energija idealnega enoatomnega plina|enoatomnem idealnem plinu]] je notranja energija kar enaka vsoti posameznih translacijskih kinetičnih energij, ki jo imajo atomi plina. Pri večatomnem idealnem plinu moramoke treba poleg translacijske kinetične energije upoštevati še prispevke zaradi vrtenja in nihanja molekul. Pri neidealnih plinih, še bolj pa pri [[tekočina]]h in [[trdna snov|trdnih snoveh]] moramoje trenba k tem prispevkom prišteti še potencialno energijo molekul zaradi medmolekulskih sil. K notranji energiji štejemose šteje tudi kemično energijo, ki se spreminja ob nastanku in razgradnji [[kemijska vez|kemijskih vezi]], in jedrsko energijo, ki se sprošča ob preoblikovanju [[atomsko jedro|atomskih jeder]].
 
[[Termodinamika]] se navadno omeji na obravnavo primerov, pri katerih telo na začetku in koncu poskusa miruje, prav tako pa se ne premakne njegovo [[masno središče]]. V tem primeru je notranja energija edini prispevek k energiji. [[Prvi zakon termodinamike]] se lahko zato zapišemozapiše v obliki, ki pravi, da je sprememba notranje energije telesa enaka vsoti dovedene ali odvedene [[toplota|toplote]] ''Q'' ter dovedenega ali odvedenega [[Delodelo (fizika)|dela]] ''A'':
 
: <math> \Delta W_nW_{n} = Q + A \!\, . </math>
 
== Notranja energija idealnega enoatomnega plina ==
 
Notranja energija idealnega enoatomnega plina je posebej enostaven zgled, na katerem se lahko pokažemopokaže zvezo med opisom sistema z mikroskopskimi [[mehanika|mehanskimi]] količinami ter opisom z makroskopskimi [[termodinamika|termodinamičnimi]] količinami.
 
[[molekula|Molekule]] enoatomnega [[idealni plin|idealnega plina]] obravnavamose obravnava kot [[točkasto telo|točkasta telesa]], ki ne delujejo druga na drugo. Edini prispevek k [[energija|energiji]] je translacijska [[kinetična energija]]. Notranja energija takega plina je potemtakem kar enaka skupni kinetični energiji vseh ''N'' molekul v posodi:
 
: <math>W_n W_{n} = \sum_{i=1}^{N} \frac{m v_iv_{i}^{2}}{2} \!\, . </math>
 
Pri tem je ''m'' [[masa]] molekule, ''v''<sub>i</sub> pa njena [[hitrost]].
 
Če se skupno kinetično energijo delimodeli s številom molekul, dobimoizhaja povprečnopovprečna kinetičnokinetična energijoenergija:
:<math>\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N} \frac{m v_i^2}{2} = \frac{m\langle v\rangle^2}{2} = \langle W_k \rangle</math>
 
: <math> \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N} \frac{m v_iv_{i}^{2}}{2} = \frac{m\langle v\rangle^{2}}{2} = \langle W_kW_{k} \rangle \!\, . </math>
Z orodji [[statistična mehanika|statistične mehanike]] se da pokazati, da je povprečna kinetična energija molekule ravno 1/2 ''k''<sub>B</sub>''T'' na [[prostostna stopnja|prostostno stopnjo]]. Pri treh prostostnih stopnjah torej velja
 
:<math>\langle W_k \rangle = \frac{3}{2} k_B T</math>
Z orodji [[statistična mehanika|statistične mehanike]] se da pokazati, da je povprečna kinetična energija molekule ravno 1/2 ''k''<sub>B</sub>''T'' na [[prostostna stopnja|prostostno stopnjo]]. Pri treh prostostnih stopnjah torej velja:
 
: <math> \langle W_kW_{k} \rangle = \frac{3}{2} k_Bk_{\rm B} T \!\, . </math>
 
Pri tem je ''T'' [[absolutna temperatura]], ''k''<sub>B</sub> pa [[Boltzmannova konstanta]].
 
Notranja energija idealnega plina je torej premo sorazmerna absolutni temperaturi:
 
: <math>W_n W_{n} = N \frac{3}{2} k_Bk_{\rm B} T = \frac{3}{2}\nu R T \!\, . </math>
 
Pri tem je ν število [[mol (enota)|molov]] plina, ''R'' pa [[splošna plinska konstanta]].