початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ЗОВНІШНЯ І ВНУТРІШНЯ ЕНЕРГІЯ

д.т.н., проф., Еткин В. А.

Залиште коментар

• Енергія і енергія
• Зовнішня і внутрішня енергія
• Вільна і зв'язана енергія
• Ексергія і енергія
• Енергія корисна і даремна
• Обговорення результатів досліджень

Термін «енергія» (від грецького ενεργία - діяльність) був введений в механіку на початку ХIX століття авторитетним англійським фізиком Т. Юнгом замість поняття «живої сили» і означав роботу, яку може зробити досліджуване тіло. Для механіки, яка не розглядала внутрішні фізико-хімічні процеси в тілах, робота була єдиним способом зміни енергії. При цьому для полегшення вирішення ряду завдань в механіку було введено обмежувальне поняття консервативної системи, для якої енергію можна було вважати величиною зберігається. З появою термодинаміки і теорії теплообміну, що розглядали теплоту тіла як специфічну форму хаотичного руху складових його частинок, а теплоту процесу - як кількісну міру процесу обміну цією формою енергії, постало питання про співвідношення теплоти і роботи. На підставі численних експериментів було встановлено принцип еквівалентності теплоти Q і роботи W. Основоположник термодинаміки Р.Клаузиус сформулював цей принцип наступним чином: "У всіх випадках, коли в круговому процесі з теплоти з'являється робота, витрачається пропорційне роботі кількість тепла, і, навпаки, при витраті тієї ж роботи виходить той же кількість тепла "(Clausius, 1876) [2]. Якщо теплоту і роботу вимірювати в одних і тих же одиницях міжнародної системи СІ (тобто покласти механічний еквівалент теплоти, що дорівнює одиниці), принцип еквівалентності можна записати у вигляді співвідношення:

де - Елементарні кількості теплоти і роботи на окремих стадіях розглянутого кругового процесу.
Р.Клаузиус першим звернув увагу на те, що це співвідношення не залежить від характеру процесу. Звідси відповідно до відомої теоремою про криволінійних інтеграли випливало, що підінтегральний вираз являє собою повний диференціал деякої функції стану U, зміна якої дорівнює сумі алгебри теплоти і роботи процесса1):

Р.Клаузиус називав цю функцію спочатку повної теплотою тіла; В. Томсон - механічної енергією тіла в даному стані [2]. Такий різнобій говорить про відсутність в той час єдиної точки зору на зміст цього поняття. Надалі функція U отримала назву внутрішньої енергії системи, а рівняння (2) - аналітичного виразу 1-го початку термодинаміки. Цей вислів відображає сталість енергії ізольованої системи (U = const при Q, W = 0) і тому є однією з формулювань закону збереження енергії.

Не буде перебільшенням сказати, що саме використання терміну «енергія» (хоча б і з додаванням «внутрішня») стосовно функції U, що не вимірюваноївеличиною роботи, породило досі не подолані труднощі визначення поняття енергії. Більш того, це зажадало введення ще двох нових термінів, оскільки поняття внутрішньої енергії передбачало існування антипода - зовнішньої енергії Евн, а й повної енергії Е як їх суми. Щоб розрізнити їх, під Евн стали розуміти ту частину енергії системи Е, яка не залежить від внутрішнього стану системи і визначається виключно рухом системи як цілого щодо інших тіл і її взаємодією з ними. Як і в механіці, Евн вимірювалася роботою, яку може зробити система при переході з однієї конфігурації в іншу (прийняту за початок відліку). Однак згодом стало ясно, що частина зовнішньої енергії все ж залежить від внутрішнього стану системи. Наприклад, в діелектриках і магнетиках результуюче електричне та магнітне поля залежать від температури цих тіл. При цьому робота поляризації і намагнічування цих тіл супроводжується вчиненням роботи проти зовнішніх полів, тобто змінює як зовнішню, так і внутрішню енергію. В деяких окремих випадках ситуацію вдається спростити введенням додаткового поняття «власної» внутрішньої енергії таких тіл (без енергії поля в вакуумі) [3]. Однак таку назву є умовним, оскільки зовнішнє поле вже змінено самим присутністю поляризованих або намагнічених тіл. З появою спеціальної теорії відносності (СТО) з'ясувалося, що в рухомих тілах взагалі відсутня будь-яка частина енергії, яка не залежала б від швидкості їх руху [4]. Нарешті, для замкнутих систем, подібних Всесвіту, що включають всю сукупність взаємодіючих (взаємно рухомих) об'єктів, вся енергія є внутрішньою, так що поділ енергії на зовнішню і внутрішню для них взагалі втрачає сенс. Оскільки ж багато положень механіки і термодинаміки відносяться саме до замкнутим (ізольованим) системам, потреба відобразити в термінології якісні відмінності форм енергії, що призводять до односторонньої спрямованості природних процесів, при цьому зберігається.

Примітка. Вираз (2) відображає правило знаків в термодинаміки: підведене до системи тепло і досконала нею робота позитивні.

Версія для друку
Автор: д.т.н., проф., Еткин В.А.
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 15.08.2004гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів