Quelles sont deux façons d`augmenter l`énergie interne d`une substance?

L`énergie interne d`une substance est la somme des formes microscopiques d`énergie de cette substance, selon Yunus Cengel et Michael Boles dans leur livre 2004, "Thermodynamique: une approche d`ingénierie." Cette énergie microscopique est liée à la structure moléculaire et le degré d`activité moléculaire au sein de la substance. Molécules possèdent une énergie cinétique, potentielle et chimique.

Cengel et Boles noter que le symbole universel de l`énergie interne, "U," d`abord apparu dans les travaux des physiciens Rudolf Clausius et William Rankine dans la seconde moitié du 19ème siècle.

La portion de l`énergie interne d`une substance associée à l`énergie cinétique de ses molécules est communément appelée énergie sensible. L`énergie cinétique est l`énergie du mouvement et est composé d`énergie de translation, de rotation, de vibration et de spin, comme décrit ci-dessous.

Les molécules d`une substance gazeuse se déplacent de façon continue à travers l`espace avec une certaine vitesse et par conséquent possèdent une énergie cinétique appelée énergie de translation. Les atomes dans les molécules de toute substance tournent également autour d`un axe de rotation qui donne l`énergie atomique. Ces atomes peuvent également vibrer autour de leur centre commun de masse dans les molécules. Cette énergie est appelée énergie vibratoire. Enfin, les électrons dans les atomes tournent autour du noyau atomique (énergie de rotation) et la rotation autour de leurs propres axes individuels (énergie de rotation).

L`énergie sensible d`une substance est proportionnelle à la température de ce système. Une augmentation de la température, par conséquent, entraîne une augmentation de l`énergie interne.

Une partie de l`énergie est également associée aux forces de liaison entre les molécules d`une substance. Ces forces de liaison sont les plus fortes dans un solide, plus faible dans un liquide et le plus faible dans un gaz. Si suffisamment d`énergie est ajoutée à un liquide, par exemple, puis ses molécules deviennent assez d`énergie pour briser ces liaisons intermoléculaires, et le liquide devient un gaz. La substance est dit avoir subi une phase Change- l`énergie interne associée à ce changement est appelée énergie latente. La présence de cette énergie latente signifie qu`un gaz possède plus d`énergie que d`un liquide, qui détient à son tour plus d`énergie que d`un solide. Une substance dans la phase gazeuse ou liquide, par conséquent, possède le potentiel pour libérer l`énergie latente quand il se transforme en une phase d`énergie plus faible, d`où l`énergie potentielle à long terme.

L`énergie qui lie ensemble les atomes pour former des molécules et des électrons qui se lie au noyau atomique est appelée énergie chimique, ce qui contribue également à l`énergie d`une substance. La seule façon de modifier cette énergie est par une réaction chimique, ce qui est moins fréquent dans les processus thermodynamiques.

Le transfert de chaleur est un processus de transfert d`énergie entraînée par une différence de température. Le travail est un processus de transfert d`énergie entraînée par une force autre qu`une différence de température. Le travail se fait quand une force agit sur un certain déplacement ou la distance. transfert de chaleur Ensemble et le travail représentent les deux façons de modifier l`énergie d`une substance.

Pour l`énergie interne d`une substance à l`augmentation, soit la chaleur doit être transférée à la substance ou le travail doit être effectué sur elle.

Le transfert de chaleur à une substance peut être obtenue par mise en contact avec une autre substance ou système ayant une température plus élevée. Comme la chaleur est transférée à partir d`un chaud à une substance froide, la température de la substance fraîche augmente, ce qui entraîne une augmentation de l`énergie interne.

Le travail peut être réalisé sur une substance dans une variété de façons. Un exemple typique est la limite de travail, par exemple dans un dispositif à piston et cylindre, dans lequel une limite du système (piston) exerce une force sur la matière lorsqu`elle se déplace sur une distance au cours d`une course de compression. La substance est comprimée, et les molécules sont contraints à une plus grande proximité entre eux. Les forces intermoléculaires augmentent donc, et l`énergie potentielle de la substance et de son augmentation de l`énergie.

Un second exemple courant se produit pendant le travail d`arbre dans lequel une force est appliquée à un arbre sur une certaine distance, appelée le bras de levier ou le levier de la distance, ce qui entraîne en rotation. Cette énergie de rotation est ensuite transférée dans le système, ce qui provoque une augmentation de l`activité moléculaire et par conséquent une augmentation de l`énergie interne.