Первый закон термодинамики, внутренняя энергия

Учитывая, что уравнение для первого закона термодинамики:

Вопрос Вт "=" Δ Е

Известно, что Δ Е равно изменению внутренней энергии, кинетической энергии и потенциальной энергии. и что Вопрос полная теплопередача и Вт это перевод работы.

Я немного смущен при анализе систем, использующих указанное уравнение. Итак, вот несколько вопросов, которые я имел в виду.

  1. Мне говорили, что при анализе закрытой системы Δ Е всегда равен нулю, так как полная энергия системы не изменится. Всегда ли это так?

  2. При анализе открытых стационарных систем говорят, что изменение кинетической и потенциальной энергии всегда равно нулю, но изменение внутренней энергии может не быть нулевым в определенных ситуациях. Тем не менее, когда мы узнаем, когда изменится изменение внутренней энергии? Изменяется ли он при изменении давления, объема или температуры в системе?

  3. Существует также другая форма общей энергии в системе, называемая механической энергией. Когда мы узнаем, что использовать при анализе систем? Это формула механической энергии или формула энергии через внутреннюю, потенциальную и кинетическую энергии?

  4. Кроме того, существует альтернативное уравнение, учитывающее скорость потока в системе. Когда мы узнаем, когда использовать обычное уравнение, а когда использовать скорость потока?

Ответы (1)

Это не систематический набор ответов на ваши вопросы, а несколько наблюдений, которые могут помочь…

  1. Под замкнутой системой обычно понимают систему, в которой число частиц фиксировано. Нет запрета на поступление или отвод тепла или работу, выполняемую в системе или ею, поэтому Δ Е не всегда равен нулю.

  2. Кинетическая энергия, которая вносит вклад во внутреннюю энергию системы, равна энергии частиц в системе, как считается в системе отсчета центра масс системы. Таким образом, если систему (например, баллон с газом) бросить по воздуху с высокой скоростью, это не увеличит ее внутреннюю энергию.

  3. «Механическая энергия» не является, насколько мне известно, термином, имеющим значение в термодинамике, как его понимают физики.

  4. Для данного образца жидкости можно выразить внутреннюю энергию как функцию двух переменных, например, объема и температуры. Простейшим примером является идеальный газ, для N молекул которого внутренняя энергия определяется выражением

    U "=" 3 2 Н к Т
    в которой Т - температура по Кельвину.