Vastaamaan kysymykseen, mikä on sisäistäMuistakaamme koulun opettajan antama esimerkki kineettisten ja potentiaalienergioiden merkityksestä. Yksinkertaisesti sanottuna ensimmäinen niistä on liikkumisen energia, jota jokaisella liikkuvalla ruumiilla on hallussaan, ja toinen on toteutumaton kyky suorittaa mitä tahansa työtä. Lisäksi molemmat nämä energiat pystyvät "virtaamaan" toisiinsa.
Käytetään esimerkkiä. Muovipinnalla (lyijylevy) on raskas metallipallo. Otetaan se ja nostetaan se ojennetun käden korkeuteen. Kun hän siirtyi ylimpään pisteeseen, hänen kineettinen energiansa väheni ja potentiaali kasvoi saavuttaen maksimin pysähtymisen hetkellä. Mutta nyt päästämme pallon irti ja se syöksyy alas painovoiman vaikutuksesta. Mitä tapahtuu tällä hetkellä? Se on hyvin yksinkertaista: potentiaalinen (kertynyt) energia muuttuu nopeutetuksi liikkeeksi. Tämä tapahtuu, kunnes pallo putoaa pinnalle ja pysähtyy (minkä vuoksi otimme esimerkissä muovisen pohjan). Ensi silmäyksellä saattaa tuntua, että pallon energia on kadonnut, mutta näin ei ole, koska sisäinen energia on lisääntynyt. Jos tutkit tarkkaan kaatumispaikan, näet metallissa kolhun ja pallo on epämuodostunut (varsinkin jos se on myös lyijyä). Lisäksi kosketuskohdassa syntyi lämpöä.
Mitä tapahtuu molekyylitasolla vuonnametallirakenne? Materiaalin muodostavat molekyylit yhdistetään toistensa keskinäisen vetovoiman ja karkotuksen voimien avulla. Muodonmuutos aiheuttaa joidenkin heistä siirtymisen, minkä seurauksena sisäinen kokonaisenergia muuttuu. Nämä hiukkaset ovat näkymättömiä silmälle, mutta niillä on myös kineettisiä ja potentiaalisia energioita. Sisäisen rakenteen siirtymät putoamisen takia lisää molekyylien energiaa. Sisäinen energia johtuu hiukkasten vuorovaikutuksesta, joten sitä on aina olemassa. Tämä on yksi aineen ominaisuuksista. Sisäinen energia on potentiaalisen ja kineettisen energian summa, joka on ominaista tietyn ruumiin kaikille molekyyleille ja atomille.
On laskentakaava. Tärkeä seikka - tämä menetelmä soveltuu vain ihanteellisen kaasun laskemiseen. Siinä on potentiaalista energiaa
F = (I / 2) * (m / M) * T * R,
missä I on vapausasteiden kerroin. Tässä otetaan huomioon vain molekyylien lukumäärä m ja ympäristön lämpötila T. Todellisissa kaasumaisissa väliaineissa on lisäksi tarpeen huolehtia itse molekyylien varatusta tilasta, paineesta ja rakenteesta.
Puhuminen energiatyyppien keskinäisestä muutoksestaon mahdotonta puhumattakaan Yu R.Mayerista. Aluksen lääkärinä hän kiinnitti huomiota eroon verivärin voimakkuudessa merimiesten ja kylmien maiden asukkaiden keskuudessa. Myöhemmin hän toi esiin yhden energian pääominaisuuksista - sen pysyvyyden. Se ei katoa mihinkään, vaan muuttuu vain muiksi, kun taas kokonaisarvo pysyy muuttumattomana.
Veden sisäinen energia on myös yleinenlait. Esimerkiksi merimiehet tietävät hyvin, että myrskyn jälkeen veden lämpötila on aluksen ulkopuolella aina korkeampi kuin ennen sitä. Tämä johtui siitä, että ilmakehän rintama siirsi osan energiastaan vesimassaan lämmittäen sitä. Toinen esimerkki, jonka jokainen kohtaaa päivittäin, kiehuu. Riittää, että laitat vesisäiliön liedelle ja kytket kaasun päälle, kun nesteen sisäinen energia alkaa kasvaa. Molekyylit saavat lisäimpulssin, niiden liikkumisnopeus kasvaa. Vastaavasti myös keskinäisten törmäysten määrä kasvaa. Mutta jos poistat ulkoisen lämpötilan lähteen, vesi ei jäähty heti. Tämä johtuu hiukkasten liikkeeseen kertyneestä sisäisestä energiasta. Muuten jäähdytysprosessi on myös osoitus luonnonsuojelulakista: ympäröivä ilma lämpenee ja laajenee tehdessään työtä.
