गैस पत्र की आंतरिक ऊर्जा। आंतरिक ऊर्जा। काम और गर्मी। ऊष्मप्रवैगिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी

एक अनुशासन के रूप में ऊष्मप्रवैगिकी ने 19वीं शताब्दी के मध्य तक आकार लिया। यह ऊर्जा के संरक्षण के नियम की खोज के बाद हुआ। ऊष्मप्रवैगिकी और आणविक कैनेटीक्स के बीच एक निश्चित संबंध है। आंतरिक ऊर्जा का सिद्धांत में क्या स्थान है ? आइए इसे लेख में देखें।

सांख्यिकीय यांत्रिकी और ऊष्मप्रवैगिकी

थर्मल प्रक्रियाओं का मूल वैज्ञानिक सिद्धांत आणविक-गतिज नहीं था। पहला ऊष्मप्रवैगिकी था। काम के कार्यान्वयन के लिए गर्मी के उपयोग के लिए इष्टतम स्थितियों का अध्ययन करने की प्रक्रिया में इसका गठन किया गया था। यह 19वीं शताब्दी के मध्य में हुआ, इससे पहले कि आणविक कैनेटीक्स को स्वीकार किया गया था। आज, प्रौद्योगिकी और विज्ञान में ऊष्मप्रवैगिकी और आणविक-गतिज सिद्धांत दोनों का उपयोग किया जाता है। बाद वाले को सैद्धांतिक भौतिकी में सांख्यिकीय यांत्रिकी कहा जाता है। वह, ऊष्मप्रवैगिकी के साथ, प्रयोग करके खोजबीन करती है विभिन्न तरीकेएक ही घटना। ये दोनों सिद्धांत एक दूसरे के पूरक हैं। ऊष्मप्रवैगिकी का आधार इसके दो कानूनों से बना है। ये दोनों ऊर्जा के व्यवहार से संबंधित हैं और अनुभवजन्य रूप से स्थापित हैं। ये कानून किसी भी पदार्थ के लिए मान्य हैं, चाहे कुछ भी हो आंतरिक संरचना. सांख्यिकीय यांत्रिकी को एक गहरा और अधिक सटीक विज्ञान माना जाता है। ऊष्मप्रवैगिकी की तुलना में यह अधिक जटिल है। इसका उपयोग तब किया जाता है जब थर्मोडायनामिक रिश्ते अध्ययन के तहत घटना की व्याख्या करने के लिए अपर्याप्त होते हैं।

आणविक गतिज सिद्धांत

19वीं सदी के मध्य तक यह सिद्ध हो चुका था कि यांत्रिक ऊर्जा के साथ-साथ स्थूल पिंडों की एक आंतरिक ऊर्जा भी होती है। यह ऊर्जा प्राकृतिक परिवर्तनों के संतुलन में शामिल है। आंतरिक ऊर्जा की खोज के बाद, इसके संरक्षण और परिवर्तन पर स्थिति तैयार की गई। जबकि बर्फ पर फिसलने वाला एक पक घर्षण के प्रभाव में रुक जाता है, इसकी गतिज (यांत्रिक) ऊर्जा न केवल मौजूद रहती है, बल्कि पक और बर्फ के अणुओं में स्थानांतरित हो जाती है। चलते समय, घर्षण के अधीन निकायों की सतहों का खुरदरापन विकृत हो जाता है। इसी समय, बेतरतीब ढंग से चलने वाले अणुओं की तीव्रता बढ़ जाती है। जब दोनों पिंडों को गर्म किया जाता है तो आंतरिक ऊर्जा बढ़ती है। रिवर्स ट्रांज़िशन का निरीक्षण करना भी आसान है। जब पानी को एक बंद परखनली में गर्म किया जाता है, तो आंतरिक ऊर्जा (दोनों की और परिणामस्वरूप वाष्प की) बढ़ने लगती है। दबाव बढ़ जाएगा, जिससे प्लग को मजबूर होना पड़ेगा। आंतरिक ऊर्जाभाप गतिज ऊर्जा में वृद्धि का कारण बनेगी। विस्तार की प्रक्रिया में भाप काम करती है। साथ ही उसकी आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है। नतीजतन, वाष्प ठंडा हो जाता है।

आंतरिक ऊर्जा। सामान्य जानकारी

सभी अणुओं की यादृच्छिक गति के साथ, उनकी गतिज ऊर्जाओं का योग, साथ ही साथ उनकी अंतःक्रियाओं की संभावित ऊर्जा, आंतरिक ऊर्जा है। एक दूसरे के सापेक्ष अणुओं की स्थिति और उनकी गति को देखते हुए, इस राशि की गणना करना लगभग असंभव है। यह नियत है विशाल राशिमैक्रोस्कोपिक निकायों में तत्व। इस संबंध में, मापे जा सकने वाले मैक्रोस्कोपिक मापदंडों के अनुसार मूल्य की गणना करने में सक्षम होना आवश्यक है।

मोनोएटोमिक गैस

पदार्थ को इसके गुणों में काफी सरल माना जाता है, क्योंकि इसमें अलग-अलग परमाणु होते हैं, अणु नहीं। मोनोएटोमिक गैसों में आर्गन, हीलियम और नियॉन शामिल हैं। इस मामले में संभावित ऊर्जा शून्य के बराबर है। यह इस तथ्य के कारण है कि एक आदर्श गैस के अणु एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। यादृच्छिक आणविक गति की गतिज ऊर्जा आंतरिक (यू) के लिए निर्धारण कारक है। m द्रव्यमान की एकपरमाणुक गैस के U की गणना करने के लिए, हमें गुणा करने की आवश्यकता है गतिज ऊर्जा(औसत) सभी परमाणुओं की कुल संख्या के अनुसार पहला परमाणु। लेकिन यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि केएनए = आर। हमारे पास मौजूद डेटा के आधार पर, हमें निम्न सूत्र मिलता है: यू = 2/3 x एम / एम एक्स आरटी,जहां आंतरिक ऊर्जा सीधे पूर्ण तापमान के समानुपाती होती है। यू में सभी परिवर्तन केवल गैस की प्रारंभिक और अंतिम अवस्था में मापे गए टी (तापमान) द्वारा निर्धारित होते हैं, और सीधे मात्रा से संबंधित नहीं होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि इसकी संभावित ऊर्जा की बातचीत 0 के बराबर है, और मैक्रोस्कोपिक ऑब्जेक्ट्स के अन्य सिस्टम पैरामीटर पर बिल्कुल निर्भर नहीं है। अधिक जटिल अणुओं की उपस्थिति में, एक आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा भी पूर्ण तापमान के सीधे आनुपातिक होगी। लेकिन, मुझे कहना होगा, इस मामले में, यू और टी के बीच आनुपातिकता गुणांक बदल जाएगा। आखिरकार, जटिल अणु न केवल ट्रांसलेशनल मूवमेंट करते हैं, बल्कि घूर्णी भी करते हैं। आंतरिक ऊर्जा अणुओं के इन आंदोलनों के योग के बराबर है।

यू किस पर निर्भर करता है?

आंतरिक ऊर्जा मैक्रोस्कोपिक मापदंडों में से एक से प्रभावित होती है। यह तापमान है। वास्तविक गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों के लिए, अणुओं की परस्पर क्रिया के दौरान संभावित ऊर्जा (औसत) शून्य के बराबर नहीं होती है। हालाँकि, यदि हम अधिक सटीक रूप से विचार करें, तो गैसों के लिए यह गतिज (औसत) से बहुत कम है। वहीं, ठोस और तरल पिंडों के लिए इसकी तुलना की जा सकती है। लेकिन औसत यू पदार्थ के वी पर निर्भर करता है, क्योंकि इसके परिवर्तन की अवधि के दौरान अणुओं के बीच मौजूद औसत दूरी भी बदल जाती है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि ऊष्मप्रवैगिकी में, आंतरिक ऊर्जा न केवल तापमान T पर निर्भर करती है, बल्कि V (आयतन) पर भी निर्भर करती है। उनका मूल्य विशिष्ट रूप से निकायों की स्थिति निर्धारित करता है, और इसलिए यू।

विश्व महासागर

यह कल्पना करना मुश्किल है कि महासागरों में ऊर्जा के अविश्वसनीय रूप से बड़े भंडार क्या हैं। विचार करें कि पानी की आंतरिक ऊर्जा क्या है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह थर्मल भी है, क्योंकि यह समुद्र की सतह के तरल भाग के अधिक गरम होने के परिणामस्वरूप बना था। इसलिए, अंतर होने पर, उदाहरण के लिए, नीचे के पानी के संबंध में 20 डिग्री, यह लगभग 10 ^ 26 J का मान प्राप्त करता है। जब समुद्र में धाराओं को मापते हैं, तो इसकी गतिज ऊर्जा लगभग 10 ^ 18 J आंकी जाती है।

वैश्विक समस्याएं

वैश्विक समस्याएं हैं जिन्हें विश्व स्तर पर रखा जा सकता है। इसमे शामिल है:

जीवाश्म ईंधन भंडार (मुख्य रूप से तेल और गैस) की कमी;

इन खनिजों के उपयोग से जुड़े महत्वपूर्ण पर्यावरण प्रदूषण;

थर्मल "प्रदूषण", साथ ही वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड की एकाग्रता में वृद्धि, वैश्विक जलवायु गड़बड़ी की धमकी देना;

यूरेनियम भंडार का उपयोग, जिससे रेडियोधर्मी कचरे की उपस्थिति होती है, जिसका सभी जीवित चीजों के जीवन पर बहुत नकारात्मक प्रभाव पड़ता है;

थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का उपयोग।

निष्कर्ष

परिणामों के बारे में यह सारी अनिश्चितता जो निश्चित रूप से आएगी यदि हम इस तरह से निकाली गई ऊर्जा का उपभोग करना बंद नहीं करते हैं, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को इस समस्या को हल करने के लिए लगभग अपना सारा ध्यान लगाने के लिए मजबूर करते हैं। उनका मुख्य कार्य ऊर्जा का इष्टतम स्रोत खोजना है विभिन्न प्राकृतिक प्रक्रियाओं को शामिल करना भी महत्वपूर्ण है। उनमें से, सबसे दिलचस्प हैं: महासागरों में सूर्य, या बल्कि सौर ताप, हवा और ऊर्जा।

कई देशों में, समुद्रों और महासागरों को लंबे समय से ऊर्जा का स्रोत माना जाता रहा है, और उनकी संभावनाएँ अधिक आशाजनक होती जा रही हैं। महासागर कई रहस्यों से भरा है, इसकी आंतरिक ऊर्जा संभावनाओं का अथाह स्रोत है। कितने तरीकों से यह हमें ऊर्जा निष्कर्षण (जैसे समुद्री धाराएं, ज्वारीय ऊर्जा, तापीय ऊर्जा, और अन्य) प्रदान करता है, हमें पहले से ही इसकी महानता के बारे में सोचने पर मजबूर करता है।

एमकेटी के अनुसार, सभी पदार्थ कणों से बने होते हैं जो निरंतर तापीय गति में होते हैं और एक दूसरे के साथ संपर्क करते हैं। इसलिए, भले ही शरीर गतिहीन हो और उसकी स्थितिज ऊर्जा शून्य हो, उसमें ऊर्जा (आंतरिक ऊर्जा) होती है, जो शरीर को बनाने वाले माइक्रोपार्टिकल्स की गति और अंतःक्रिया की कुल ऊर्जा होती है। आंतरिक ऊर्जा की संरचना में शामिल हैं:

1. अणुओं की अनुवादकीय, घूर्णी और कंपन गति की गतिज ऊर्जा;
2. परमाणुओं और अणुओं के संपर्क की संभावित ऊर्जा;
3. इंट्राटॉमिक और इंट्रान्यूक्लियर एनर्जी।

ऊष्मप्रवैगिकी में, प्रक्रियाओं को ऐसे तापमान पर माना जाता है जिस पर अणुओं में परमाणुओं की दोलन गति उत्तेजित नहीं होती है, अर्थात तापमान पर 1000 K से अधिक नहीं। इन प्रक्रियाओं में आंतरिक ऊर्जा के केवल पहले दो घटक बदलते हैं। इसलिए, के तहत आंतरिक ऊर्जाऊष्मप्रवैगिकी में, वे एक शरीर के सभी अणुओं और परमाणुओं की गतिज ऊर्जा और उनके संपर्क की संभावित ऊर्जा के योग को समझते हैं।

किसी पिंड की आंतरिक ऊर्जा उसकी ऊष्मीय अवस्था को निर्धारित करती है और एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण के दौरान बदलती है। किसी दिए गए अवस्था में, शरीर में एक अच्छी तरह से परिभाषित आंतरिक ऊर्जा होती है, जो उस प्रक्रिया से स्वतंत्र होती है जिसके परिणामस्वरूप वह इस अवस्था में चली जाती है। इसलिए, आंतरिक ऊर्जा को अक्सर कहा जाता है शरीर राज्य समारोह.

आंतरिक ऊर्जा एक मात्रा है जो शरीर के थर्मोडायनामिक राज्य को दर्शाती है। हर शरीर कणों से बना होता है जो लगातार चलते रहते हैं और एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। किसी पिंड की आंतरिक ऊर्जा पदार्थ के कणों की गति की गतिज ऊर्जा और उनकी अंतःक्रिया की संभावित ऊर्जा का योग है।

एच स्वतंत्रता की डिग्री स्वतंत्र चर की संख्या है जो अंतरिक्ष में शरीर की स्थिति निर्धारित करती है और निरूपित होती है मैं .

जैसा देखा, एक भौतिक बिंदु (एकपरमाणुक अणु) की स्थिति तीन निर्देशांक द्वारा दी गई है, इसीलिए इसकी स्वतंत्रता की तीन डिग्री हैं : मैं = 3

आंतरिक ऊर्जा तापमान पर निर्भर करती है। यदि तापमान बदलता है, तो आंतरिक ऊर्जा बदल जाती है।

आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन

समाधान के लिए व्यावहारिक मुदेएक महत्वपूर्ण भूमिका आंतरिक ऊर्जा द्वारा ही नहीं, बल्कि इसके परिवर्तन ΔU = U2 - U1 द्वारा निभाई जाती है। आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना ऊर्जा के संरक्षण के नियमों के आधार पर की जाती है।
शरीर की आंतरिक ऊर्जा दो तरह से बदल सकती है:

1. कब बनेगा यांत्रिक कार्य.

a) यदि कोई बाहरी बल शरीर के विरूपण का कारण बनता है, तो इसमें शामिल कणों के बीच की दूरी बदल जाती है, और इसके परिणामस्वरूप, कणों के संपर्क की संभावित ऊर्जा बदल जाती है। अनैच्छिक विकृति के साथ, इसके अलावा, शरीर का तापमान बदल जाता है, अर्थात। कणों की ऊष्मीय गति की गतिज ऊर्जा बदलती है। लेकिन जब शरीर विकृत होता है तो कार्य होता है, जो शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का एक उपाय है।

ख) एक पिंड की आंतरिक ऊर्जा भी दूसरे पिंड के साथ उसके अप्रत्यास्थ टकराव के दौरान बदलती है। जैसा कि हमने पहले देखा, पिंडों की अनैच्छिक टक्कर के दौरान, उनकी गतिज ऊर्जा कम हो जाती है, यह आंतरिक ऊर्जा में बदल जाती है (उदाहरण के लिए, यदि आप निहाई पर पड़े तार को हथौड़े से कई बार मारते हैं, तो तार गर्म हो जाएगा)। किसी पिंड की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन का माप, गतिज ऊर्जा प्रमेय के अनुसार, अभिनय बलों का कार्य है। यह कार्य आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के माप के रूप में भी काम कर सकता है।

ग) शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन घर्षण बल की क्रिया के तहत होता है, जैसा कि अनुभव से जाना जाता है, घर्षण हमेशा रगड़ने वाले शरीर के तापमान में बदलाव के साथ होता है। घर्षण बल का कार्य आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के माप के रूप में कार्य कर सकता है।

2. मदद से गर्मी का हस्तांतरण. उदाहरण के लिए, यदि किसी पिंड को बर्नर की लौ में रखा जाता है, तो उसका तापमान बदल जाएगा, और इसलिए उसकी आंतरिक ऊर्जा भी बदल जाएगी। हालाँकि, यहाँ कोई काम नहीं किया गया था, क्योंकि शरीर या उसके अंगों में से कोई भी दिखाई नहीं दे रहा था।

बिना कार्य किये किसी निकाय की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन कहलाता है गर्मी विनिमय(गर्मी का हस्तांतरण)।

गर्मी हस्तांतरण तीन प्रकार के होते हैं: चालन, संवहन और विकिरण।

ए) ऊष्मीय चालकताशरीर के कणों के थर्मल अराजक आंदोलन के कारण, उनके सीधे संपर्क में निकायों (या शरीर के अंगों) के बीच ताप विनिमय की प्रक्रिया है। एक ठोस शरीर के अणुओं के दोलनों का आयाम जितना अधिक होता है, उसका तापमान उतना ही अधिक होता है। गैसों की तापीय चालकता उनकी टक्करों के दौरान गैस के अणुओं के बीच ऊर्जा के आदान-प्रदान के कारण होती है। तरल पदार्थों के मामले में, दोनों तंत्र काम करते हैं। किसी पदार्थ की तापीय चालकता ठोस अवस्था में अधिकतम और गैसीय अवस्था में न्यूनतम होती है।

बी) कंवेक्शनतरल या गैस के गर्म प्रवाह द्वारा गर्मी का स्थानांतरण उस मात्रा के एक हिस्से से होता है जिस पर वे कब्जा करते हैं।

सी) हीट ट्रांसफर पर विकिरणदूरी पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा किया जाता है।

ऊर्जा पदार्थ की गति के विभिन्न रूपों का एक सामान्य उपाय है। पदार्थ की गति के रूपों के अनुसार, ऊर्जा के भी प्रकार होते हैं - यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक, आदि। किसी भी राज्य में किसी भी थर्मोडायनामिक प्रणाली में एक निश्चित ऊर्जा आरक्षित होती है, जिसका अस्तित्व आर। क्लॉसियस (1850) द्वारा सिद्ध किया गया था और इसे आंतरिक ऊर्जा कहा जाता था।

आंतरिक ऊर्जा (यू) माइक्रोपार्टिकल्स की सभी प्रकार की गति की ऊर्जा है जो सिस्टम बनाते हैं, और एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत की ऊर्जा।

आंतरिक ऊर्जा में कणों की ट्रांसलेशनल, घूर्णी और कंपन गति की ऊर्जा, इंटरमॉलिक्युलर और इंट्रामोल्युलर, इंट्राएटोमिक और इंट्रान्यूक्लियर इंटरैक्शन आदि की ऊर्जा शामिल होती है।

इंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन की ऊर्जा, यानी। एक अणु में परमाणुओं के परस्पर क्रिया की ऊर्जा को अक्सर कहा जाता है रसायन ऊर्जा . रासायनिक परिवर्तनों के दौरान इस ऊर्जा में परिवर्तन होता है।

ऊष्मागतिकी विश्लेषण के लिए, यह जानने की आवश्यकता नहीं है कि पदार्थ की गति के किस प्रकार से आंतरिक ऊर्जा बनती है।

आंतरिक ऊर्जा का भंडार केवल सिस्टम की स्थिति पर निर्भर करता है। नतीजतन, आंतरिक ऊर्जा को दबाव, तापमान जैसी मात्राओं के साथ इस राज्य की विशेषताओं में से एक माना जा सकता है।

सिस्टम की प्रत्येक स्थिति इसके प्रत्येक गुण के कड़ाई से परिभाषित मूल्य से मेल खाती है।

यदि प्रारंभिक अवस्था में एक सजातीय प्रणाली में आयतन V 1, दबाव P 1, तापमान T 1, आंतरिक ऊर्जा U 1, विद्युत चालकता æ 1, आदि है, और अंतिम अवस्था में ये गुण क्रमशः V 2, P 2, T हैं 2 , U 2, æ 2, आदि, तो प्रारंभिक अवस्था से अंतिम अवस्था तक सिस्टम के संक्रमण के दौरान प्रत्येक संपत्ति में परिवर्तन समान होगा, चाहे सिस्टम एक राज्य से दूसरे राज्य में किसी भी तरह से गुजरता हो: पहले , दूसरा, या तीसरा (चित्र। 1.4)।

चावल। 1.4 इसके संक्रमण के पथ से सिस्टम गुणों की स्वतंत्रता

सामान्य अवस्था से दूसरी अवस्था में

वे। (यू 2 - यू 1) मैं \u003d (यू 2 - यू 1) II \u003d (यू 2 - यू 1) III (1.4)

नंबर I, II, III आदि कहां हैं। प्रक्रिया पथ इंगित करें। इसलिए, यदि सिस्टम प्रारंभिक अवस्था (1) से अंतिम अवस्था (2) तक एक पथ के साथ चलता है, और अंतिम अवस्था से शुरुआत में, दूसरे पथ के साथ, अर्थात। एक वृत्तीय प्रक्रिया (चक्र) पूरी हो जाती है, तब तंत्र के प्रत्येक गुण में परिवर्तन शून्य के बराबर होगा।

इस प्रकार, सिस्टम के राज्य कार्य में परिवर्तन प्रक्रिया के पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल सिस्टम के प्रारंभिक और अंतिम राज्यों पर निर्भर करता है। एक प्रणाली के गुणों में एक अतिसूक्ष्म परिवर्तन आमतौर पर अंतर डी के संकेत द्वारा दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, dU आंतरिक ऊर्जा आदि में एक अतिसूक्ष्म परिवर्तन है।

ऊर्जा विनिमय के रूप

पदार्थ की गति के विभिन्न रूपों और विभिन्न प्रकार की ऊर्जा के अनुसार, ऊर्जा विनिमय (ऊर्जा हस्तांतरण) के विभिन्न रूप हैं - परस्पर क्रिया के रूप। ऊष्मप्रवैगिकी में, प्रणाली और पर्यावरण के बीच ऊर्जा विनिमय के दो रूपों पर विचार किया जाता है। यह काम और गर्मजोशी है।

काम।ऊर्जा विनिमय का सबसे स्पष्ट रूप यांत्रिक कार्य है, जो पदार्थ की गति के यांत्रिक रूप के अनुरूप है। यह यांत्रिक बल की क्रिया के तहत शरीर को हिलाने से उत्पन्न होता है। पदार्थ की गति के अन्य रूपों के अनुसार, अन्य प्रकार के कार्य भी प्रतिष्ठित हैं: विद्युत, रासायनिक, आदि। कार्य क्रमबद्ध, संगठित गति के संचरण का एक रूप है, क्योंकि जब कार्य किया जाता है, तो शरीर के कण एक दिशा में एक संगठित तरीके से चलते हैं। उदाहरण के लिए, जब गैस का प्रसार होता है तो कार्य करना। पिस्टन के नीचे सिलेंडर में गैस के अणु अव्यवस्थित, अव्यवस्थित गति में होते हैं। जब गैस पिस्टन को स्थानांतरित करना शुरू करती है, अर्थात, यांत्रिक कार्य करने के लिए, गैस के अणुओं के यादृच्छिक आंदोलन पर एक संगठित गति आरोपित की जाएगी: सभी अणुओं को पिस्टन की दिशा में कुछ विस्थापन प्राप्त होता है। विद्युत कार्य भी एक निश्चित दिशा में पदार्थ के आवेशित कणों के संगठित संचलन से जुड़ा है।

चूँकि कार्य हस्तांतरित ऊर्जा का एक माप है, इसकी मात्रा को ऊर्जा के समान इकाइयों में मापा जाता है।

गर्मी. सिस्टम को बनाने वाले माइक्रोपार्टिकल्स की अराजक गति के अनुरूप ऊर्जा विनिमय के रूप को कहा जाता है गर्मी विनिमय, और ऊष्मा विनिमय के दौरान हस्तांतरित ऊर्जा की मात्रा कहलाती है गरमाहट.

उष्मा का स्थानांतरण उन पिंडों की स्थिति में बदलाव से जुड़ा नहीं है जो थर्मोडायनामिक प्रणाली बनाते हैं, और एक पिंड के अणुओं द्वारा उनके संपर्क में आने पर दूसरे के अणुओं में ऊर्जा के सीधे हस्तांतरण में शामिल होते हैं।

पी एक पृथक पोत (प्रणाली) की कल्पना करें जो गर्मी-संचालन विभाजन ab (चित्र। 1.5) द्वारा दो भागों में विभाजित है। मान लीजिए कि बर्तन के दोनों भागों में गैस है।

चावल। 1.5। गर्मी की अवधारणा के लिए

बर्तन के बाएं आधे हिस्से में, गैस का तापमान T 1 है, और दाहिने आधे हिस्से में T 2 है। यदि T1 > T2, तो औसत गतिज ऊर्जा ( ) बर्तन के बाईं ओर गैस के अणु औसत गतिज ऊर्जा से अधिक होंगे ( ) पात्र के दाहिने आधे भाग में।

पोत के बाएं आधे हिस्से में विभाजन के खिलाफ अणुओं के निरंतर टकराव के परिणामस्वरूप, उनकी ऊर्जा का हिस्सा विभाजन के अणुओं में स्थानांतरित हो जाता है। पात्र के दाहिने आधे भाग में स्थित गैस के अणु विभाजन से टकराकर उसके अणुओं से ऊर्जा का कुछ भाग प्राप्त करेंगे।

इन टक्करों के परिणामस्वरूप, बर्तन के बाएं आधे हिस्से में अणुओं की गतिज ऊर्जा घट जाएगी, और दाएं आधे हिस्से में यह बढ़ जाएगी; तापमान T 1 और T 2 बराबर हो जाएगा।

चूँकि ऊष्मा ऊर्जा का एक रूपक है, इसकी मात्रा को ऊर्जा के समान इकाइयों में मापा जाता है। इस प्रकार, ऊष्मा हस्तांतरण और कार्य ऊर्जा विनिमय के रूप हैं, और ऊष्मा की मात्रा और कार्य की मात्रा स्थानांतरित ऊर्जा के उपाय हैं। उनके बीच का अंतर यह है कि ऊष्मा कणों की सूक्ष्म, अव्यवस्थित गति (और, तदनुसार, इस गति की ऊर्जा) को स्थानांतरित करने का एक रूप है, और कार्य पदार्थ की एक क्रमबद्ध, संगठित गति की ऊर्जा को स्थानांतरित करने का एक रूप है।

कभी-कभी वे कहते हैं: गर्मी (या काम) की आपूर्ति की जाती है या सिस्टम से हटा दी जाती है, जबकि यह समझा जाना चाहिए कि यह गर्मी और काम नहीं है जो आपूर्ति और हटा दी जाती है, लेकिन ऊर्जा, इसलिए, "हीट रिजर्व" या "हीट" जैसे भाव निहित" का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

पर्यावरण के साथ एक प्रणाली के ऊर्जा विनिमय (बातचीत के रूप) के रूप होने के नाते, गर्मी और काम को सिस्टम की किसी विशेष स्थिति से नहीं जोड़ा जा सकता है, इसके गुण नहीं हो सकते हैं, और इसके परिणामस्वरूप, इसके राज्य के कार्य। इसका मतलब यह है कि यदि सिस्टम प्रारंभिक अवस्था (1) से अंतिम अवस्था (2) तक अलग-अलग तरीकों से गुजरता है, तो अलग-अलग संक्रमण पथों के लिए गर्मी और काम के अलग-अलग मान होंगे (चित्र। 1.6)।

ऊष्मा और कार्य की परिमित मात्रा को Q और A द्वारा निरूपित किया जाता है, और अपरिमेय मानों को क्रमशः δQ और δA द्वारा दर्शाया जाता है। मात्रा δQ और δA, dU के विपरीत, कुल अंतर नहीं हैं, क्योंकि क्यू और ए राज्य कार्य नहीं हैं।

जब प्रक्रिया का मार्ग पूर्व निर्धारित होता है, तो कार्य और ऊष्मा तंत्र के अवस्था कार्यों के गुणों को प्राप्त कर लेंगे, अर्थात उनके संख्यात्मक मान केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं द्वारा निर्धारित किए जाएंगे।

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मुझे ऐसी कंपनियों पर कभी भरोसा नहीं था, लेकिन जब मैंने खुद को लागू करने का फैसला किया तो मेरा संदेह दूर हो गया। दुर्भाग्य से, एक दुर्घटना के कारण, मैंने लगभग सभी दस्तावेज खो दिए, उनमें से एक डिप्लोमा भी था, और इसके बिना मुझे नौकरी भी नहीं मिल सकती थी। दस्तावेज़ को पुनर्स्थापित करने में समय बर्बाद न करने के लिए, मैंने इस कंपनी के काम की जाँच करने का निर्णय लिया। मैंने दिए गए नंबर पर कॉल किया और ऑर्डर किया। निर्धारित समय के भीतर डिप्लोमा प्राप्त किया। गुणवत्ता प्रसन्न, मूल के साथ 100% समानता।

इरीना:

नमस्तेआपके काम के लिए धन्यवाद! दस्तावेजों की गुणवत्ता से संतुष्ट। डिप्लोमा खरीद कर काम पर आया तो देखा कि बॉस के पास उसी यूनिवर्सिटी का एक दस्तावेज था ! मैं बहुत डरा हुआ था, यह पता चला कि वह डेटाबेस के लिए प्रलेखन की जांच नहीं करती है, लेकिन इसकी तुलना अपने (सील, हस्ताक्षर) से करती है। मेरा आश्चर्य क्या था जब उसने कुछ भी संदिग्ध नहीं देखा। बॉस की माने तो अब आप दूसरे चेक से नहीं डर सकते. आपका बहुत-बहुत धन्यवाद।

मैक्सिम:

मैंने यहां एक डिप्लोमा खरीदा, मैंने सोचा भी नहीं था कि यह ऐसा निकलेगा बहुत अच्छी विशेषता. 5 दिनों से कम समय में दिया गया। सभी डेटा त्रुटियों के बिना लिखा गया है, यह डेटाबेस के माध्यम से जाता है। मैं दक्षता के लिए भी आपको धन्यवाद देना चाहता हूं, प्रबंधक ने मुझसे बहुत जल्दी संपर्क किया, मेरी सभी इच्छाओं को ध्यान में रखा। काम पूरी तरह से किया गया था - जैसा मुझे चाहिए था, मैं कंपनी को उत्कृष्ट काम के लिए धन्यवाद देता हूं!

रीता:

काम पर, पदोन्नति के लिए जाने के लिए मुझे तत्काल एक डिप्लोमा की आवश्यकता थी। डिप्लोमा प्रदान करने बाबत उच्च शिक्षामेरे पास केवल एक सप्ताह था। बाहर निकलने का एकमात्र रास्तामेरे लिए एक डिप्लोमा खरीदना था। प्रबंधक ने तुरंत जवाब दिया, सभी सूचनाओं को स्पष्ट किया और चार दिन बाद डिप्लोमा मेरे हाथ में था। मुझे इस बात की बहुत चिंता थी कि क्या काम अच्छे से होगा। डाकघर में प्राप्त किया, वहां भुगतान किया, इसलिए कोई जोखिम नहीं। संतुष्ट, सब कुछ मूल रूप में है, धन्यवाद।

किसी भी मैक्रोस्कोपिक बॉडी में होता है ऊर्जाइसके माइक्रोस्टेट के कारण। यह ऊर्जाबुलाया आंतरिक(निरूपित यू). यह शरीर को बनाने वाले माइक्रोपार्टिकल्स की गति और परस्पर क्रिया की ऊर्जा के बराबर है। इसलिए, आंतरिक ऊर्जा आदर्श गैसइसके सभी अणुओं की गतिज ऊर्जा होती है, क्योंकि इस मामले में उनकी बातचीत की उपेक्षा की जा सकती है। इसलिए यह आंतरिक ऊर्जाकेवल गैस के तापमान पर निर्भर करता है ( यू ~टी).

आदर्श गैस मॉडल मानता है कि अणु एक दूसरे से कई व्यास की दूरी पर हैं। इसलिए, उनकी बातचीत की ऊर्जा गति की ऊर्जा से बहुत कम है और इसे अनदेखा किया जा सकता है।

वास्तविक गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में, माइक्रोपार्टिकल्स (परमाणुओं, अणुओं, आयनों, आदि) की परस्पर क्रिया को उपेक्षित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि यह उनके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। इसलिए उनका आंतरिक ऊर्जासूक्ष्मकणों की ऊष्मीय गति की गतिज ऊर्जा और उनकी अंतःक्रिया की संभावित ऊर्जा होती है। तापमान के अलावा उनकी आंतरिक ऊर्जा टी,मात्रा पर भी निर्भर करेगा वी,चूंकि मात्रा में परिवर्तन परमाणुओं और अणुओं के बीच की दूरी को प्रभावित करता है, और इसके परिणामस्वरूप, एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा।

आंतरिक ऊर्जा शरीर की स्थिति का एक कार्य है, जो उसके तापमान से निर्धारित होता हैटीऔर वॉल्यूम वी।

आंतरिक ऊर्जा विशिष्ट रूप से तापमान द्वारा निर्धारितटी और बॉडी वॉल्यूम वी इसकी स्थिति की विशेषता:यू =यू(टी, वी)

को आंतरिक ऊर्जा बदलेंनिकायों, यह वास्तव में या तो माइक्रोप्रार्टिकल्स की थर्मल गति की गतिज ऊर्जा, या उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा (या दोनों) को बदलने के लिए आवश्यक है। जैसा कि आप जानते हैं, यह दो तरीकों से किया जा सकता है - गर्मी हस्तांतरण द्वारा या कार्य करने के परिणामस्वरूप। पहले मामले में, यह एक निश्चित मात्रा में गर्मी के हस्तांतरण के कारण होता है क्यू;दूसरे में - काम के प्रदर्शन के कारण एक।

इस प्रकार, ऊष्मा की मात्रा और किए गए कार्य हैं शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का एक उपाय:

Δ यू =क्यू+एक।

आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन शरीर द्वारा दी गई या प्राप्त की गई ऊष्मा की एक निश्चित मात्रा या कार्य के प्रदर्शन के कारण होता है।

यदि केवल ऊष्मा का स्थानान्तरण होता है, तो परिवर्तन होता है आंतरिक ऊर्जाएक निश्चित मात्रा में ऊष्मा प्राप्त करने या देने से होता है: Δ यू =क्यू।जब किसी पिंड को गर्म या ठंडा किया जाता है, तो यह बराबर होता है:

Δ यू =क्यू = सेमी(टी 2 - टी 1) =सेमीडीटी।

ठोस पदार्थों को पिघलाने या क्रिस्टलीकृत करने पर आंतरिक ऊर्जामाइक्रोपार्टिकल्स की परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा में परिवर्तन के कारण परिवर्तन, क्योंकि पदार्थ की संरचना में संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं। इस मामले में, आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन शरीर के संलयन (क्रिस्टलीकरण) की गर्मी के बराबर होता है: Δ यू के आकारक्यू पीएल \u003dλ एम,कहाँ λ - एक ठोस शरीर के संलयन (क्रिस्टलीकरण) की विशिष्ट ऊष्मा।

तरल पदार्थों का वाष्पीकरण या वाष्प का संघनन भी परिवर्तन का कारण बनता है आंतरिक ऊर्जा, जो वाष्पीकरण की ऊष्मा के बराबर है: Δ यू =क्यू पी =आरएम,कहाँ आर- द्रव के वाष्पीकरण (संघनन) की विशिष्ट ऊष्मा।

परिवर्तन आंतरिक ऊर्जाशरीर यांत्रिक कार्य (गर्मी हस्तांतरण के बिना) के प्रदर्शन के कारण संख्यात्मक रूप से इस कार्य के मूल्य के बराबर है: Δ यू =एक।

यदि ऊष्मा के स्थानांतरण के परिणामस्वरूप आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन होता है, तोΔ यू =क्यू =सेमी(टी2 —टी 1),याΔ यू = क्यू पीएल = λ एम,याΔ यू =क्यूएन =आरएम।

इसलिए, आणविक भौतिकी के दृष्टिकोण से: साइट से सामग्री

शरीर की आंतरिक ऊर्जा परमाणुओं, अणुओं या अन्य कणों की तापीय गति की गतिज ऊर्जा का योग है, जिसमें यह शामिल है, और उनके बीच बातचीत की संभावित ऊर्जा; थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण से, यह शरीर की स्थिति (निकायों की प्रणाली) का एक कार्य है, जो विशिष्ट रूप से इसके मैक्रोपैरामीटर - तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता हैटीऔर वॉल्यूम वी।

इस प्रकार, आंतरिक ऊर्जासिस्टम की ऊर्जा है, जो इसकी आंतरिक स्थिति पर निर्भर करती है। इसमें सिस्टम के सभी सूक्ष्म कणों (अणुओं, परमाणुओं, आयनों, इलेक्ट्रॉनों, आदि) की तापीय गति की ऊर्जा और उनके संपर्क की ऊर्जा शामिल है। आंतरिक ऊर्जा का पूर्ण मूल्य निर्धारित करना व्यावहारिक रूप से असंभव है, इसलिए आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना की जाती है Δ यू,जो गर्मी हस्तांतरण और काम के प्रदर्शन के कारण होता है।

किसी पिंड की आंतरिक ऊर्जा ऊष्मीय गति की गतिज ऊर्जा और उसके घटक माइक्रोपार्टिकल्स की परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा के योग के बराबर होती है।

इस पृष्ठ पर, विषयों पर सामग्री:

• कठोर शरीर की आंतरिक ऊर्जा क्या निर्धारित करती है

• शरीर की आंतरिक ऊर्जा को बदलने का तरीका संक्षिप्त सारांश

• शरीर की आंतरिक ऊर्जा किस मैक्रोपैरामीटर पर निर्भर करती है

• लघु संदेश "शरीर की आंतरिक ऊर्जा के उपयोग पर"