შინაგანი ენერგია

თერმოდინამიკის პირველი კანონი

სხეულის მასათა ცენტრის მიმართ მისი ყველა ნაწილაკის (მოლეკულები, ატომები) ქაოტური მოძრაობის კინეტიკური ენერგიების  და მათ შორის ურთიერქმედებების პოტენციური ენერგიების ჯამს სხეულის შინაგანი ენერგია ეწოდება.

ყურადღება!

1. სხეულის ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობის ენერგია წარმოადგენს სხეულის მექანიკურ კინეტიკურ ენერგიას.
2. ზოგადად, შინაგან ენერგიაში შედის ატომისშიგა ნაწილაკების ენერგიები, მაგრამ ძალიან არა მაღალი ტემპერატურების დროს ეს ენერგია რჩება უცვლელი.
3. ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია განისაზღვრება სიჩქარით და ე.ი. სხეულის ტემპერატურით.

4. პოტენციური - განისაზღვრება ნაწილაკებს შორის მანძილით და ე.ი. - მოცულობით.

   შესაბამისად: U=U_(T,V) - შინაგანი ენერრგია დამოკიდებულია მოცულობასა და ტემპერატურაზე.

U=U_(T,V)

იდეალური აირისთვის: U=U_(T), რადგან მანძილზე ურთიერთქმედებას უგულებელვყოფთ. 

- იდეალური ერთგვაროვანი აირის შინაგანი ენერგია.

შინაგანი ენერგია - მდგომარეობის ცალსახა ფუნქციაა (ნებისმიერი მუდმივის სიზუსტით) და ჩაკეტილ სისტემაში ინახება. შექცეული სამართლიანი არ არის(!) - ერთდაიგივე ენერგიას შეიძლება შეესაბამებოდეს სხვადასხვა მდგომარეობები.

იდეალური აირი:

ჯოულის ცდებმა დაამტკიცა მუშაობისა და სითბოს რაოდენობის ექვივალენტურობა, ანუ ორივე სიდიდე წარმოადგენს ენერგიის ზომას, მათი გაზომვა შეიძლება ერთდაიგივე ერთეულებით: 1 კალ = 4,1868 ჯ ≈ 4,2 ჯ. ამ სიდიდეს სითბოს მექანიკური ექვივალენტი ეწოდება.

რ.მაიერი, დ.ჯოული, ჰ.ჰელმჰოლცი - ენერგიის შენახვის კანონი სითბური პროცესებისთვის  - თერმოდინამიკის პირველი კანონი.

ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლის დროს სისტემის შინაგანი ენერგიის ცვლილება გარე ძალების მიერ შესრულებული მუშაობისა და სისტემაზე გადაცემული სითბოს რაოდენობის ჯამის ტოლია:

შინაგანი ენერგიის ცვლილებები არ არის დამოკიდებული საშუალებაზე, რომლითაც ხდება ეს გადასვლა. არსებობს შინაგანი ენერგიის ცვლის ორი საშუალება: მექანიკური მუშაობის შესრულება და სითბოგადაცემა (სითბოცვლა). მუშაობა და სითბოს რაოდენობა ახასიათებენ შინაგანი ენერგიის ცვლის პროცესს და არა თვით შინაგან ენერგიას.

თუ А - გარეშე ძალების მუშაობაა, ხოლო А' - აირის მუშაობა, მაშინ А = -  А' (ნიუტონის მე-3-ე კანონის შესაბამისად). მაშინ:

- თერმოდინამიკის პირველი კანონის ჩაწერის სხვა ფორმა. სისტემაზე გადაცემული სითბოს რაოდენობა მიდის მისი შინაგანი ენერგიის ცვლილებაზე და სისტემის მიერ გარეშე სხეულებზე მუშაობის შესრულებაზე.

პირველი ტიპის მუდმივი ძრავას შექმნის შეუძლებლობა.

პირველი ტიპის მუდმივი ძრავა არის მოწყობილობა, რომელსაც შეეძლებოდა განუსაზღვრელი რაოდენობის მუშაობა ენერგიის დახარჯვის გარეშე.

მაშინ Q=0. შესაბამისად: A'= - ΔU. ანუ ასეთმა ძრავამ უნდა შეასრულოს მუშაობა შინაგანი ენერგიის ხარჯზე. მაგრამ ამ უკანასკნელის მარაგი სასრულია. მას შემდეგ, რაც მარაგი გამოილევა, ძრავა გაჩერდება.