การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในหมายความว่าอย่างไร

การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในหมายความว่าอย่างไร
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในหมายความว่าอย่างไร
Anonim

เป็นเวลาหลายศตวรรษ นักฟิสิกส์ได้สันนิษฐานว่าอุณหภูมิถูกกำหนดโดยการปรากฏตัวของสารแคลอรี่ที่มองไม่เห็นและจับต้องไม่ได้ในก๊าซ มีหลายทฤษฎีที่เสนอขึ้นเพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ภายในสสารและระหว่างวัตถุต่างๆ เอ็มวีเท่านั้น Lomonosov สามารถอธิบายธรรมชาติที่แท้จริงของสสารโดยการสร้างทฤษฎีโมเลกุลและจลนศาสตร์ของก๊าซ ในการให้เหตุผลและการคำนวณของเขา เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่าไม่มีแคลอรี่ในธรรมชาติ อุณหภูมิขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่วุ่นวาย เขาแนะนำแนวคิดเรื่องพลังงานภายในและอธิบายว่ามันเปลี่ยนแปลงอย่างไรในกระบวนการที่แท้จริง

การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน

M. V. ทะเลาะกันเรื่องอะไร Lomonosov เพื่อพิสูจน์ทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ของก๊าซ

เมื่อแสดงข้อสันนิษฐานว่าไม่มีแคลอรี่ในธรรมชาติเป็นครั้งแรก เขาได้พบกับการต่อต้านอย่างทรงพลังจากนักวิทยาศาสตร์ที่เคารพในสมัยนั้น พวกเขาทั้งหมดรับรู้ถึงการมีอยู่ของแคลอรี่ แต่นักวิจัยสามเณรไม่ทำ แล้วในการพบปะกับนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันและชาวอังกฤษครั้งหนึ่ง มีการกล่าวว่า “เรียนอาจารย์ แคลอรี่ในร่างกายวัวมาจากไหน? เธอกินหญ้าที่เย็นยะเยือก จากนั้นร่างกายของเธอก็อุ่นขึ้นเพราะภายในมีการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน มันมาจากไหน? และที่มาของความร้อนในร่างกายก็อธิบายได้ด้วยความจริงที่ว่าหญ้ามีพลังงานเคมีที่ร่างกายของสัตว์เปลี่ยนเป็นความร้อนนี้ ซึ่งหมายความว่าเรากำลังสังเกตปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงของพลังงานจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง เขาฟังและถามคำถามหลายสิบข้อ อันเป็นผลมาจากการอภิปราย กฎของการเปลี่ยนแปลงพลังงานก็ได้ถูกกำหนดขึ้นเช่นกัน (เรียกอีกอย่างว่ากฎการอนุรักษ์พลังงาน) ซึ่งทุกคนในปัจจุบันยอมรับ ต่อมา ได้มีการตีพิมพ์ชุดของสมมติฐาน ซึ่งเป็นฉบับพิมพ์ครั้งแรกที่รู้จักทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ของก๊าซ

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของแก๊ส
การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของแก๊ส

ทฤษฎีของ M. V. โลโมโนซอฟ

วันนี้ดูเหมือนว่าทุกอย่างมีเหตุผลในเทอร์โมไดนามิกส์ แต่ควรจำไว้ว่ากว่า 250 ปีผ่านไปจากสมมติฐานแรกจนถึงปัจจุบัน นักวิจัยชาวฝรั่งเศส เจ. ชาร์ลส์ ค้นพบกฎแห่งสัดส่วนของการเติบโตของแรงดันพร้อมกับอุณหภูมิของก๊าซที่เพิ่มขึ้น จากนั้นเขาก็อธิบายการเปลี่ยนแปลงในพลังงานภายในของก๊าซเมื่อถูกความร้อน ฉันมากับสูตรของตัวเอง การวิจัยของเขาดำเนินต่อไป 20 ปีต่อมาโดย Gay-Lussac ผู้ตรวจสอบความร้อนของก๊าซที่ความดันคงที่ เขาสังเกตว่าลูกสูบที่วางอยู่ภายในกระบอกสูบแก้วจะเปลี่ยนตำแหน่งอย่างไรเมื่อถูกความร้อนและเย็นลง ที่นี่เขาเข้าใกล้การค้นพบแนวคิดของแก๊สคงที่. เขาไม่ได้ใช้ประโยชน์จากการวิจัยที่ Robert Boyle ทำเมื่อ 140 ปีก่อน เฉพาะงานของ Mariotte ซึ่งดำเนินการในภายหลังและกำหนดขึ้นในกฎหมาย Boyle-Mariotte เท่านั้นที่ช่วย Benoit Paul Emile Clapeyron ในการจัดทำแนวคิดแรกเกี่ยวกับสมการก๊าซในอุดมคติของรัฐ

หลังจาก 40 ปี ดี.ไอ. Mendeleev เสริมสมการของรัฐด้วยผลการวิจัยของเขา ตอนนี้กฎหมาย Klaiperon-Mendeleev เป็นพื้นฐานสำหรับนักอุณหพลศาสตร์ทั่วโลก มันคำนวณการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในจากอุณหภูมิของก๊าซในทางคณิตศาสตร์ การค้นพบกฎหมายพื้นฐานยังได้รับการยืนยันโดยการปฏิบัติ เครื่องยนต์ความร้อนถูกสร้างขึ้นที่ทำงานบนวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ของ Otto, Diesel, Trinkler และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ

กฎแห่งการเปลี่ยนแปลงพลังงาน
กฎแห่งการเปลี่ยนแปลงพลังงาน

คำสองสามคำเกี่ยวกับกฎของสถานะก๊าซในอุดมคติ

pV=mRT

วันนี้ เมื่อได้มาซึ่งการพึ่งพาใดๆ จะใช้สมการก๊าซในอุดมคติของสถานะ ไม่มีใครสับสนกับพารามิเตอร์ที่รวมอยู่ในนั้นซึ่งมีแนวคิดที่กำหนดไว้อย่างดี ข้อสรุปจากกฎหมายก๊าซขั้นพื้นฐานให้สูตรสำคัญอีกสูตรหนึ่งที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน:

dU=cvDT,

ที่นี่ dU คือการเปลี่ยนแปลงเชิงอนุพันธ์ของพลังงานภายใน และ cv คือความจุความร้อนของก๊าซที่ปริมาตรคงที่ จากการให้เหตุผลเกี่ยวกับธรรมชาติของค่าคงที่แก๊ส R พบว่ามีลักษณะการทำงานแก๊สที่ความดันคงที่