Nishati ya ndani ya atomi. Nishati ya ndani. Kazi na joto

Mwili au kitu chochote kina nishati. Kwa mfano, ndege ya kuruka au mpira unaoanguka una nishati ya mitambo. Kulingana na mwingiliano na miili ya nje, aina mbili za nishati ya mitambo zinajulikana: kinetic na uwezo. Vitu vyote vinavyotembea angani kwa njia moja au nyingine vina nishati ya kinetic. Hii ni ndege, ndege, mpira wa kuruka ndani ya lengo, gari la kusonga, nk Aina ya pili ya nishati ya mitambo ni uwezo. Nishati hii inamilikiwa, kwa mfano, na jiwe lililoinuliwa au mpira juu ya uso wa dunia, chemchemi iliyoshinikizwa, nk. Katika kesi hii, nishati ya kinetic ya mwili inaweza kubadilika kuwa nishati inayowezekana na kinyume chake.

Ndege, helikopta na ndege zina nishati ya kinetic


Chemchemi iliyoshinikizwa ina nishati inayowezekana

Hebu tuangalie mfano. Kocha huchukua mpira na kuushika mikononi mwake. Mpira una uwezo wa nishati. Kocha anapotupa mpira chini, huwa na nguvu ya kinetic huku akiruka. Baada ya mpira kudunda, nguvu pia hutiririka hadi mpira ulale uwanjani. Katika kesi hii, nguvu zote za kinetic na zinazowezekana ni sifuri. Lakini nishati ya ndani ya mpira ya molekuli iliongezeka kwa sababu ya mwingiliano na uwanja.

Lakini pia kuna nishati ya ndani ya molekuli za mwili, kwa mfano, mpira sawa. Tunaposonga au kuinua, nishati ya ndani haibadilika. Nishati ya ndani haitegemei hatua ya mitambo au harakati, lakini inategemea tu joto, hali ya mkusanyiko na vipengele vingine.

Kila mwili una molekuli nyingi; zinaweza kuwa na nishati ya kinetic ya mwendo na nishati inayowezekana ya mwingiliano. Ambapo nishati ya ndani ni jumla ya nishati ya molekuli zote katika mwili.

Jinsi ya kubadilisha nishati ya ndani ya mwili

Nishati ya ndani inategemea kasi ya harakati ya molekuli katika mwili. Kwa kasi wanavyosonga, ndivyo nishati ya mwili inavyoongezeka. Hii kawaida hutokea wakati mwili unapokanzwa. Ikiwa tunaipunguza, basi mchakato wa nyuma hutokea - nishati ya ndani hupungua.

Ikiwa tunapasha moto sufuria na moto (jiko), basi tunafanya kazi kwenye kitu hiki na, ipasavyo, kubadilisha nishati yake ya ndani.

Nishati ya ndani inaweza kubadilishwa kwa njia mbili kuu.Kufanya kazi kwa mwili,tunaongeza nishati yake ya ndani na kinyume chake, ikiwa mwili hufanya kazi, basi nishati yake ya ndani hupungua. Njia ya pili ya kubadilisha nishati ya ndani nimchakato wa kuhamisha joto.Tafadhali kumbuka kuwa katika chaguo la pili hakuna kazi inayofanyika kwenye mwili. Kwa mfano, kiti kilichosimama karibu na radiator ya moto huwaka wakati wa baridi. Uhamisho wa joto daima hutokea kutoka kwa miili yenye joto la juu hadi miili yenye joto la chini.

Kwa hivyo, wakati wa baridi hewa huwashwa kutoka kwa betri. Wacha tufanye jaribio dogo ambalo linaweza kufanywa nyumbani. Kuchukua glasi ya maji ya moto na kuiweka kwenye bakuli au chombo na maji baridi. Baada ya muda, joto la maji katika vyombo vyote viwili litakuwa sawa. Huu ni mchakato wa uhamisho wa joto, yaani, kubadilisha nishati ya ndani bila kufanya kazi. Kuna njia tatu za kuhamisha joto:

« Fizikia - daraja la 10"

Matukio ya joto yanaweza kuelezewa kwa kutumia kiasi (vigezo vikubwa) vinavyopimwa kwa ala kama vile kipimo cha shinikizo na kipima joto. Vifaa hivi havijibu kwa ushawishi wa molekuli ya mtu binafsi. Nadharia ya michakato ya joto, ambayo haizingatii muundo wa Masi ya miili, inaitwa thermodynamics. Thermodynamics inazingatia taratibu kutoka kwa mtazamo wa kubadilisha joto katika aina nyingine za nishati.

Nishati ya ndani ni nini.
Je! Unajua njia gani za kubadilisha nishati ya ndani?

Thermodynamics iliundwa katikati ya karne ya 19. baada ya ugunduzi wa sheria ya uhifadhi wa nishati. Inatokana na dhana nishati ya ndani. Jina lenyewe "ndani" linamaanisha kuzingatia mfumo kama mkusanyiko wa molekuli zinazosonga na kuingiliana. Wacha tukae juu ya swali la ni uhusiano gani kati ya thermodynamics na nadharia ya kinetic ya Masi.


Thermodynamics na mechanics ya takwimu.


Nadharia ya kwanza ya kisayansi ya michakato ya joto haikuwa nadharia ya kinetic ya Masi, lakini thermodynamics.

Thermodynamics iliibuka kutokana na utafiti wa hali bora za kutumia joto kufanya kazi. Hii ilitokea katikati ya karne ya 19, muda mrefu kabla ya nadharia ya kinetic ya molekuli kutambuliwa kwa ujumla. Wakati huo huo, ilithibitishwa kuwa, pamoja na nishati ya mitambo, miili ya macroscopic pia ina nishati iliyo ndani ya miili yenyewe.

Siku hizi katika sayansi na teknolojia, thermodynamics na nadharia ya molekuli-kinetic hutumiwa kusoma matukio ya joto. Katika fizikia ya kinadharia, nadharia ya kinetic ya molekuli inaitwa mechanics ya takwimu

Thermodynamics na mechanics ya takwimu husoma matukio sawa kwa kutumia mbinu tofauti na kukamilishana.

Mfumo wa Thermodynamic inayoitwa seti ya miili inayoingiliana inayobadilishana nishati na maada.


Nishati ya ndani katika nadharia ya kinetic ya Masi.


Dhana kuu katika thermodynamics ni dhana ya nishati ya ndani.

Nishati ya ndani ya mwili(mfumo) ni jumla ya nishati ya kinetiki ya mwendo wa joto wa molekuli na uwezekano wa nishati ya mwingiliano wao.

Nishati ya mitambo ya mwili (mfumo) kwa ujumla haijajumuishwa katika nishati ya ndani. Kwa mfano, nishati ya ndani ya gesi katika vyombo viwili vinavyofanana chini ya hali sawa ni sawa, bila kujali harakati za vyombo na eneo lao kuhusiana na kila mmoja.

Kuhesabu nishati ya ndani ya mwili (au mabadiliko yake), kwa kuzingatia harakati za molekuli za kibinafsi na nafasi zao zinazohusiana na kila mmoja, karibu haiwezekani kwa sababu ya idadi kubwa ya molekuli katika miili ya macroscopic. Kwa hiyo, ni muhimu kuwa na uwezo wa kuamua thamani ya nishati ya ndani (au mabadiliko yake) kulingana na vigezo vya macroscopic vinavyoweza kupimwa moja kwa moja.


Nishati ya ndani ya gesi bora ya monatomic.


Hebu tuhesabu nishati ya ndani ya gesi bora ya monatomic.

Kwa mujibu wa mfano huo, molekuli za gesi bora haziingiliani na kila mmoja, kwa hiyo, nishati inayowezekana ya mwingiliano wao ni sifuri. Nishati nzima ya ndani ya gesi bora imedhamiriwa na nishati ya kinetic ya mwendo wa nasibu wa molekuli zake.

Ili kuhesabu nishati ya ndani ya gesi bora ya monatomic ya wingi wa m, unahitaji kuzidisha wastani wa nishati ya kinetic ya atomi moja kwa idadi ya atomi. Kwa kuzingatia kwamba kN A = R, tunapata fomula ya nishati ya ndani ya gesi bora:

Nishati ya ndani ya gesi bora ya monatomiki inalingana moja kwa moja na joto lake kamili.

Haitegemei kiasi na vigezo vingine vya macroscopic vya mfumo.

Mabadiliko ya nishati ya ndani ya gesi bora

yaani, imedhamiriwa na hali ya joto ya majimbo ya awali na ya mwisho ya gesi na haitegemei mchakato.

Ikiwa gesi bora ina molekuli ngumu zaidi kuliko ile ya monatomiki, basi nishati yake ya ndani pia inalingana na joto kamili, lakini mgawo wa uwiano kati ya U na T ni tofauti. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba molekuli tata sio tu kusonga kwa kutafsiri, lakini pia huzunguka na kuzunguka kuhusiana na nafasi zao za usawa. Nishati ya ndani ya gesi hizo ni sawa na jumla ya nguvu za harakati za kutafsiri, za mzunguko na za vibrational za molekuli. Kwa hiyo, nishati ya ndani ya gesi ya polyatomic ni kubwa zaidi kuliko nishati ya gesi ya monatomiki kwa joto sawa.


Utegemezi wa nishati ya ndani kwenye vigezo vya macroscopic.


Tumeanzisha kwamba nishati ya ndani ya gesi bora inategemea parameter moja - joto.

Katika gesi halisi, vimiminika na yabisi, wastani wa nishati ya mwingiliano kati ya molekuli ni si sawa na sifuri. Kweli, kwa gesi ni chini sana kuliko wastani wa nishati ya kinetic ya molekuli, lakini kwa solids na liquids inalinganishwa nayo.

Nishati ya wastani ya mwingiliano kati ya molekuli za gesi inategemea kiasi cha dutu, kwani wakati kiasi kinabadilika, umbali wa wastani kati ya molekuli hubadilika. Kwa hivyo, nishati ya ndani ya gesi halisi katika thermodynamics katika hali ya jumla inategemea, pamoja na joto la T, na kwa kiasi cha V.

Je, inawezekana kusema kwamba nishati ya ndani ya gesi halisi inategemea shinikizo, kwa kuzingatia ukweli kwamba shinikizo linaweza kuonyeshwa kwa suala la joto na kiasi cha gesi.

Maadili ya vigezo vya macroscopic (joto T ya kiasi cha V, nk) huamua bila shaka hali ya miili. Kwa hiyo, wao pia huamua nishati ya ndani ya miili ya macroscopic.

Nishati ya ndani U ya miili ya macroscopic imedhamiriwa kipekee na vigezo vinavyoashiria hali ya miili hii: joto na kiasi.

Ufafanuzi

Nishati ya ndani ya mwili (mfumo) inayoitwa nishati inayohusishwa na aina zote za harakati na mwingiliano wa chembe zinazounda mwili (mfumo), pamoja na nishati ya mwingiliano na harakati ya chembe ngumu.

Kutoka hapo juu inafuata kwamba nishati ya ndani haijumuishi nishati ya kinetic ya harakati ya katikati ya wingi wa mfumo na nishati inayowezekana ya mfumo unaosababishwa na hatua ya nguvu za nje. Hii ni nishati ambayo inategemea tu hali ya thermodynamic ya mfumo.

Nishati ya ndani mara nyingi huonyeshwa na barua U. Katika kesi hii, mabadiliko yasiyo na kikomo ndani yake yataashiria dU. Inachukuliwa kuwa dU ni thamani nzuri ikiwa nishati ya ndani ya mfumo huongezeka, kwa mtiririko huo, nishati ya ndani ni hasi ikiwa nishati ya ndani hupungua.

Nishati ya ndani ya mfumo wa miili ni sawa na jumla ya nguvu za ndani za kila mwili pamoja na nishati ya mwingiliano kati ya miili ndani ya mfumo.

Nishati ya ndani ni kazi ya hali ya mfumo. Hii ina maana kwamba mabadiliko katika nishati ya ndani ya mfumo wakati wa mpito wa mfumo kutoka hali moja hadi nyingine haitegemei njia ya mpito (aina ya mchakato wa thermodynamic wakati wa mpito) ya mfumo na ni sawa na tofauti. kati ya nguvu za ndani za majimbo ya mwisho na ya awali:

Kwa mchakato wa mviringo, mabadiliko ya jumla katika nishati ya ndani ya mfumo ni sifuri:

Kwa mfumo ambao hauathiriwa na nguvu za nje na iko katika hali ya kupumzika kwa macroscopic, nishati ya ndani ni nishati ya jumla ya mfumo.

Nishati ya ndani inaweza kuamua tu hadi muda fulani wa mara kwa mara (U 0), ambao hauwezi kuamua na mbinu za thermodynamic. Hata hivyo, ukweli huu sio muhimu, tangu wakati wa kutumia uchambuzi wa thermodynamic, tunakabiliana na mabadiliko katika nishati ya ndani, na si kwa maadili yake kamili. U_0 mara nyingi huchukuliwa kuwa sifuri. Wakati huo huo, nishati ya ndani inachukuliwa kuwa vipengele vyake, vinavyobadilika katika hali zilizopendekezwa.

Nishati ya ndani inachukuliwa kuwa ndogo na mpaka wake (wa chini) unalingana na T=0K.

Nishati ya ndani ya gesi bora

Nishati ya ndani ya gesi bora inategemea tu halijoto yake kamili (T) na inalingana na wingi wake:

ambapo C V ni uwezo wa joto wa gesi katika mchakato wa isochoric; c V ni uwezo maalum wa joto wa gesi katika mchakato wa isochoric; - nishati ya ndani kwa kila kitengo cha gesi kwa joto la sifuri kabisa. Au:

i ni idadi ya digrii za uhuru wa molekuli bora ya gesi, v ni idadi ya moles ya gesi, R = 8.31 ​​J/(mol K) ni gesi ya mara kwa mara ya ulimwengu wote.

Sheria ya kwanza ya thermodynamics

Kama inavyojulikana, sheria ya kwanza ya thermodynamics ina uundaji kadhaa. Mojawapo ya michanganyiko iliyopendekezwa na K. Carathéodory inazungumza juu ya uwepo wa nishati ya ndani kama sehemu ya jumla ya nishati ya mfumo.Ni kazi ya serikali, katika mifumo rahisi kulingana na ujazo (V), shinikizo (p), wingi wa dutu (m i) zinazounda mfumo huu: . Katika uundaji uliotolewa na Carathéodory, nishati ya ndani sio kazi ya tabia ya vigezo vyake vya kujitegemea.

Katika uundaji unaojulikana zaidi wa sheria ya kwanza ya thermodynamics, kwa mfano, uundaji wa Helmholtz, nishati ya ndani ya mfumo huletwa kama tabia ya kimwili ya mfumo. Katika kesi hiyo, tabia ya mfumo imedhamiriwa na sheria ya uhifadhi wa nishati. Helmholtz haifafanui nishati ya ndani kama kazi ya vigezo maalum vya hali ya mfumo:

- mabadiliko katika nishati ya ndani katika mchakato wa usawa, Q - kiasi cha joto ambacho mfumo ulipokea katika mchakato unaozingatiwa, A - kazi ambayo mfumo ulifanya.

Vitengo vya kipimo cha nishati ya ndani

Kipimo cha msingi cha kipimo cha nishati ya ndani katika mfumo wa SI ni: [U]=J

Mifano ya kutatua matatizo

Mfano

Zoezi. Kuhesabu kwa kiasi gani nishati ya ndani ya heliamu yenye uzito wa kilo 0.1 itabadilika ikiwa joto lake litaongezeka kwa 20C.

Suluhisho. Wakati wa kutatua shida, tunazingatia heliamu kama gesi bora ya monatomiki, basi kwa mahesabu tunaweza kutumia formula:

Kwa kuwa tuna gesi ya monatomiki, tunachukua misa ya molar () kutoka kwa jedwali la upimaji ( kilo/mol). Uzito wa gesi katika mchakato uliowasilishwa haubadilika, kwa hivyo, mabadiliko ya nishati ya ndani ni sawa na:

Idadi yote muhimu kwa mahesabu inapatikana:

Jibu. (J)

Mfano

Zoezi. Gesi bora ilipanuliwa kwa mujibu wa sheria, ambayo inaonyeshwa na grafu katika Mchoro 1. kutoka kwa kiasi cha awali V 0 . Wakati wa kupanua, kiasi cha mafuta ni sawa na. Je, ni ongezeko gani la nishati ya ndani ya gesi katika mchakato fulani? Mgawo wa adiabatic ni sawa na .

SHIRIKI

Unafikiri ni nini huamua shughuli za binadamu? Kwa nini mtu huamka kwa urahisi na kuruka kwenda kazini, wakati wengine hawawezi kutambaa kutoka kitandani hadi jikoni kwa kahawa? Je! Unataka kujua jinsi ya kubadilisha maisha yako ili uwe na malipo kila wakati na uwe na wakati wa kufanya kila kitu?

Katika makala hii tutachambua mali ya msingi ya nishati ya ndani ya binadamu na kwa nini ni muhimu kufanya mazoezi ya nishati.

Asili ya Ulimwengu na nishati ya ndani ya mwanadamu

Katika tamaduni tofauti, nishati ya ndani iliitwa tofauti: Qi, Vril, Prana, Orgone, Alive, vitality, mana. Dhana hizi zote zinamaanisha takriban kitu kimoja.

Sasa sayansi imejiunga na harakati mbalimbali za kidini na esoteric. Wanafizikia wa Quantum wanadai kwamba ulimwengu umeundwa na mawimbi na chembe za nishati. Zaidi ya hayo, tunaweza kujifunza kudhibiti ukweli wa nishati kwa msaada wa mawazo yetu.

Labda tayari umesikia kuhusu mambo kama vile Siri, Uhamisho wa Ukweli, taswira ya ubunifu. Mifumo hii yote inafanya kazi. Lakini ni kiasi gani mawazo na nia yako ina ushawishi juu ya ukweli inategemea jinsi nguvu uliyo nayo na jinsi unavyoitumia vizuri.

Kwa hali yoyote, nguvu ya mawazo yako inatosha kuwasha balbu ya 25-watt.

Nishati ya Ulimwengu inaweza kutambuliwa katika aina mbili - kama mawimbi au mawimbi. Analogi rahisi ni umeme na Wi-Fi.

Leo tutazingatia nishati kama dutu. Lakini ikiwa unataka kujua zaidi juu ya sifa zake za wimbi, . Anavunja aina zote mbili za nishati na anaonyesha tofauti katika kufanya kazi nao.

Kipengele cha tano au nishati kama jambo

Mtazamo wa nishati kama dutu ni asili zaidi kwa wanadamu. Tangu kuzaliwa tunachunguza ulimwengu kwa hisi zetu. Tunaionja, iguse kwa kiganja chetu, sikiliza, tazama na utafakari.

Kwa hiyo, mwanadamu ana mipaka katika maana fulani. Ustaarabu wetu ulikua kama ustaarabu wa embodiments za nyenzo, wakati tabaka ndogo za ulimwengu zilibaki bila fahamu.

Walakini, hata Plato na Aristotle wanazungumza juu ya nishati ya ndani. Mbali na mambo ya classical ya Maji, Moto, Dunia, Air, walitambua kipengele cha tano - ether au quintessence. Wanafalsafa wa kale waliunganisha moja kwa moja nishati ya vipengele 5 na miili 5 ya hila - akili, hisia, mwili, suala na ether.

Mfano wa vitu 5 pia unatumika kwa muundo wa Tarot - suti 4 na Arcana Meja.

Wagiriki waligundua quintessence katika umeme. Sasa tuna mlinganisho bora zaidi - umeme.

Haiwezi kuonekana, lakini tunajua iko hapo. Inafanya vifaa vyetu vifanye kazi. Tunaweza kuidhibiti, kuiwasha na kuizima. Lakini nini kitatokea ikiwa huna udhibiti wa umeme? Vifaa vingine havitakuwa na kutosha, wakati vingine vitawaka kwa sababu ya voltage nyingi.

Nishati ya ndani ya mwanadamu kwa kiasi kikubwa ina jukumu la umeme kwa mwili na akili zetu. Kwa hiyo, hali yake haiwezi kuachwa kwa bahati.

Kwa nini mazoea ya nishati?

Kila kiumbe hai kina nishati ya ndani. Inatumika kwa kila tendo, hisia na hata mawazo.

Kila kitu kinategemea kiasi cha nishati yako. Ustawi wa kimwili, kinga, afya. Mood na shughuli za maisha, ikiwa utaongeza kwenye malengo yako au tuseme kulalamika juu ya hali za nje. Na pia jinsi wengine wanavyokuona. Watu wenye nishati yenye nguvu wanavutia na wanajiamini, na huwezi kusaidia lakini kujisikia huruma kwao.

Wakati nishati yako ni nzuri, Ulimwengu unakukubali, unaelewa nafasi yako katika maisha na kufurahia

Kwa ujumla, nishati ya ndani ni aina ya mafuta kwa maisha yako, ubora ambao huamua jinsi unavyosonga haraka na umbali gani unafika. Kadiri unavyojali zaidi maisha na matendo yako, ndivyo unavyookoa na kukusanya nishati zaidi.

Matokeo yake, hali yako ya nishati inakua chini na huanza kusababisha mabadiliko yanayoonekana katika maisha, hadi ugunduzi wa vipaji vipya na uwezo wa fumbo.

Lakini kwanza unahitaji kujifunza kujisikia nishati yako.

Unapoanza kuhisi inapita kupitia mwili wako, basi utajifunza kuidhibiti. Na baada ya hayo, unaweza kuanza mazoea mazito zaidi ambayo yanaweza kusababisha mabadiliko yanayoonekana katika mawazo yako, mwili na maisha.

Je, ni vigumu kujifunza mazoea ya nishati na kufikia matokeo yanayoonekana?

Hapo awali, hii ilifundishwa tu katika jumuiya zilizofungwa. Watawa wamekuwa wakijifunza kudhibiti nguvu zao kwa miongo kadhaa.

Kila kitu ni rahisi sasa. Kwanza, tunaishi wakati wa mpito kutoka Eon ya Kale hadi Mpya. Ulimwengu wenyewe unatusukuma na hutusaidia kukua. Pili, sasa ni rahisi sana kupata maelezo ya mazoezi ya nishati au kutafakari.

Mbinu zilizothibitishwa za kufanya kazi na nishati ya ndani zinaweza kupatikana.