เนื้อหา
กำลังภายในตามหลักการแรกของอุณหพลศาสตร์เป็นที่เข้าใจว่าเชื่อมโยงกับการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคภายในระบบ มันแตกต่างจากพลังงานที่ได้รับคำสั่งของระบบมหภาคที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่โดยที่มันหมายถึงพลังงานที่มีอยู่โดยวัตถุในระดับจุลภาคและระดับโมเลกุล
ดังนั้น, วัตถุสามารถหยุดนิ่งได้อย่างสมบูรณ์และขาดพลังงานที่ชัดเจน (ทั้งที่มีศักยภาพหรือไม่มีการเคลื่อนไหว) และยังเป็นแหล่งกำเนิดของโมเลกุลที่เคลื่อนที่ได้โดยเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงต่อวินาที ในความเป็นจริงโมเลกุลเหล่านี้จะดึงดูดและขับไล่ซึ่งกันและกันขึ้นอยู่กับสภาพทางเคมีและปัจจัยทางกล้องจุลทรรศน์แม้ว่าจะไม่มีการเคลื่อนไหวที่สังเกตได้ด้วยตาเปล่าก็ตาม
พลังงานภายในถือเป็นปริมาณที่กว้างขวางกล่าวคือเกี่ยวข้องกับปริมาณของสสารในระบบอนุภาคที่กำหนด ดี ประกอบด้วยพลังงานรูปแบบอื่น ๆ ทั้งหมด ไฟฟ้าจลน์เคมีและศักย์ที่มีอยู่ในอะตอมของสารที่กำหนด
พลังงานประเภทนี้มักแสดงด้วยเครื่องหมาย หรือ.
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน
กำลังภายใน ของระบบอนุภาคอาจแตกต่างกันไปโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งเชิงพื้นที่หรือรูปร่างที่ได้มา (ในกรณีของของเหลวและก๊าซ) ตัวอย่างเช่นเมื่อนำความร้อนไปสู่ระบบปิดของอนุภาคพลังงานความร้อนจะถูกเพิ่มเข้าไปซึ่งจะส่งผลต่อพลังงานภายในของทั้งหมด
แต่อย่างไรก็ตาม พลังงานภายในคือฟังก์ชั่นสถานะนั่นคือมันไม่เข้าร่วมกับรูปแบบที่เชื่อมโยงสองสถานะของสสาร แต่เป็นสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของมัน นั่นคือเหตุผล การคำนวณการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในในรอบที่กำหนดจะเป็นศูนย์เสมอเนื่องจากสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายเป็นหนึ่งเดียวกัน
สูตรในการคำนวณรูปแบบนี้ ได้แก่ :
ΔU = Uข - หรือถึงซึ่งระบบได้เปลี่ยนจากสถานะ A เป็นสถานะ B
ΔU = -W ในกรณีที่มีการทำงานเชิงกลในปริมาณ W ซึ่งส่งผลให้ระบบขยายตัวและพลังงานภายในลดลง
ΔU = Q ในกรณีที่เราเพิ่มพลังงานความร้อนที่เพิ่มพลังงานภายใน
ΔU = 0 ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักรของพลังงานภายใน
กรณีเหล่านี้ทั้งหมดและอื่น ๆ สามารถสรุปได้ในสมการที่อธิบายหลักการอนุรักษ์พลังงานในระบบ:
ΔU = Q + W
ตัวอย่างพลังงานภายใน
- แบตเตอรี่. ในตัวของแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้วจะมีพลังงานภายในที่ใช้งานได้อยู่ด้วย ปฏิกริยาเคมี ระหว่างกรดและโลหะหนักภายใน กล่าวว่าพลังงานภายในจะมากขึ้นเมื่อโหลดไฟฟ้าเสร็จสมบูรณ์และน้อยลงเมื่อมีการใช้พลังงานแม้ว่าในกรณีของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้พลังงานนี้สามารถเพิ่มขึ้นได้อีกครั้งโดยการนำไฟฟ้าจากเต้าเสียบ
- ก๊าซบีบอัด. เมื่อพิจารณาว่าก๊าซมีแนวโน้มที่จะครอบครองปริมาตรทั้งหมดของภาชนะที่บรรจุอยู่เนื่องจากพลังงานภายในของมันจะแตกต่างกันไปเนื่องจากพื้นที่จำนวนนี้มีมากขึ้นและจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาณน้อยลง ดังนั้นก๊าซที่กระจายอยู่ในห้องจึงมีพลังงานภายในน้อยกว่าถ้าเราบีบอัดในกระบอกสูบเนื่องจากอนุภาคของมันจะถูกบังคับให้มีปฏิสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดมากขึ้น
- เพิ่มอุณหภูมิของสสาร ถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิของตัวอย่างเช่นน้ำ 1 กรัมและทองแดง 1 กรัมทั้งที่อุณหภูมิพื้นฐาน 0 ° C เราจะสังเกตได้ว่าแม้จะเป็นสสารในปริมาณเท่ากัน แต่น้ำแข็งก็ต้องการพลังงานรวมมากกว่า เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต้องการ เนื่องจากความร้อนจำเพาะสูงกว่านั่นคืออนุภาคของมันรับพลังงานที่นำมาใช้น้อยกว่าของทองแดงทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้นช้ากว่ามากให้กับพลังงานภายใน
- เขย่าของเหลว. เมื่อเราละลายน้ำตาลหรือเกลือในน้ำหรือเราส่งเสริมส่วนผสมที่คล้ายกันเรามักจะเขย่าของเหลวด้วยเครื่องมือเพื่อส่งเสริมการละลายที่มากขึ้น เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในของระบบที่เกิดจากการแนะนำปริมาณงานนั้น (W) จากการกระทำของเราซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างอนุภาคที่เกี่ยวข้องได้มากขึ้น
- อบไอน้ำของน้ำ. เมื่อน้ำเดือดแล้วเราจะสังเกตได้ว่าไอน้ำมีพลังงานภายในมากกว่าน้ำเหลวในภาชนะ ทั้งนี้เนื่องจากแม้จะเหมือนกัน โมเลกุล (สารประกอบไม่ได้เปลี่ยนแปลง) เพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเราได้เพิ่มพลังงานแคลอรี่จำนวนหนึ่ง (Q) ลงในน้ำทำให้เกิดการปั่นป่วนของอนุภาคมากขึ้น
พลังงานประเภทอื่น ๆ
| พลังงานที่มีศักยภาพ | พลังงานกล |
| พลังน้ำ | กำลังภายใน |
| พลังงานไฟฟ้า | พลังงานความร้อน |
| พลังงานเคมี | พลังงานแสงอาทิตย์ |
| พลังงานลม | พลังงานนิวเคลียร์ |
| พลังงานจลน์ | พลังงานเสียง |
| พลังงานแคลอรี่ | พลังงานไฮดรอลิก |
| พลังงานความร้อนใต้พิภพ |
