Физические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика. Панов В.К. - 54 стр.

§ 12. Внутренняя энергия
54

      Далее, для экономии времени и сил, будем использо-
вать иногда современные представления о внутреннем строе-
нии вещества, хотя классическая термодинамика целиком
построена без них. Итак:
  ─ вещество состоит из молекул, имеющих пусть малую, но
      определенную массу. Они двигаются в пустоте с весьма
      значительными скоростями (сотни метров в секунду). По-
      этому движение молекулы вполне оправданно характери-
      зовать кинетической энергией, а суммарную по всем мо-
      лекулам величину включать во внутреннюю энергию;
  ─ интенсивность взаимодействия между молекулами зави-
      сит от расстояния между ними. Такое взаимодействие
      принято характеризовать потенциальной энергией.
      Тогда можно написать:
                       U = Eкин
                             мол
                                 + Eпот
                                    мол
                                        .                (3.5)
      Строго говоря, здесь должно быть третье слагаемое, свя-
занное с внутримолекулярным, внутриатомным движением
и взаимодействием частиц. Но его можно и не включать, по-
скольку эта величина в термодинамических процессах не из-
меняется. Кроме того, в уравнении первого начала (3.1) фигу-
рирует не сама величина внутренней энергии, а ее изменение
                        ΔU = U2 – U1.
      Выражение (3.5) наполняет физическим смыслом поня-
тие внутренней энергии. Помимо этого, с инженерно-
технической точки зрения ∗) важно было бы связать величину
U с параметрами состояния (для возможности расчетов) и вы-
яснить ее свойства.
      Из молекулярно-кинетической теории следует: чем
быстрее движутся молекулы, тем бóльшую температуру в та-
ком веществе регистрирует термометр. То есть U зависит от Т
и наоборот.
      Второе слагаемое в (3.5), очевидно, зависит от среднего
расстояния между молекулами. При том, что молекулы пре-
бывают в непрерывном интенсивном движении, этой величине
вполне можно придать смысл.
      ∗)
         Напомню, что изложение курса ведется под таким углом зрения:
тепловая машина – преобразователь тепла и работы друг в друга.