Norėdami atsakyti į klausimą, kas yra vidinėenergijos, prisiminkime mokyklos mokytojo pateiktą pavyzdį, paaiškinantį kinetinių ir potencialių energijų prasmę. Paprasčiau tariant, pirmasis iš jų yra judėjimo energija, kurią turi bet kuris judantis kūnas, o antrasis - nerealizuotas sugebėjimas atlikti bet kokį darbą. Be to, abi šios energijos sugeba „tekėti“ viena į kitą.
Panaudokime pavyzdį. Ant plastikinio paviršiaus (švino lakštas) yra sunkus metalinis rutulys. Paimkime jį ir pakelkime iki ištiestos rankos aukščio. Kai jis persikėlė į aukščiausią tašką, jo kinetinė energija sumažėjo, o potencialas padidėjo ir pasiekė maksimumą sustojimo metu. Bet dabar mes paleidžiame kamuolį ir jis grumiasi žemyn. Kas vyksta šią akimirką? Tai labai paprasta: potenciali (sukaupta) energija paverčiama pagreitintu judesiu. Tai vyksta tol, kol rutulys nukrenta į paviršių ir sustoja (todėl pavyzdyje mes paėmėme plastikinį pagrindą). Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad kamuolio energija dingo, tačiau taip nėra, nes padidėjo vidinė energija. Jei atidžiai išnagrinėsite kritimo vietą, pamatysite metalo įdubimą, o rutulys yra deformuotas (ypač jei jis taip pat yra švinas). Be to, sąlyčio vietoje buvo sukurta šiluma.
Kas vyksta molekuliniu lygiumetalinė konstrukcija? Medžiagą sudarančios molekulės yra sujungtos tarpusavio traukos ir atstūmimo jėgomis. Deformacija sukelia kai kurių iš jų pasislinkimą, dėl ko keičiasi visa vidinė energija. Šios dalelės akiai nematomos, tačiau turi ir kinetinę bei potencialią energiją. Vidinės struktūros poslinkiai dėl kritimo suteikia molekulėms papildomos energijos. Vidinė energija atsiranda dėl dalelių sąveikos, todėl ji visada egzistuoja. Tai yra viena iš materijos savybių. Vidinė energija yra potencialo ir kinetinės energijos, būdingos visoms tam tikro kūno molekulėms ir atomams, suma.
Yra skaičiavimo formulė. Svarbus momentas - šis metodas tinka tik apskaičiuojant idealias dujas. Jis turi potencialios energijos
F = (I / 2) * (m / M) * T * R,
kur aš - laisvės laipsnių koeficientas. Čia atsižvelgiama tik į molekulių skaičių m ir aplinkos temperatūrą T. Realiose dujinėse terpėse turi būti papildomai nurodytas užimtas pačių molekulių tūris, slėgis ir struktūra.
Kalbėjimas apie abipusę energijos rūšių transformacijąneįmanoma nepaminėti Y. R. Mayerio. Būdamas laivo gydytojas jis atkreipė dėmesį į kraujo spalvų intensyvumo skirtumą tarp jūrininkų ir šaltų šalių gyventojų. Vėliau jis nurodė vieną iš pagrindinių energijos savybių - jos pastovumą. Jis niekur nedingsta, tik transformuojasi į kitus tipus, o bendra vertė lieka nepakitusi.
Vidinė vandens energija taip pat priklauso nuo bendrosįstatymai. Pavyzdžiui, jūreiviai puikiai žino, kad po audros vandens temperatūra laivo išorėje visada yra aukštesnė nei prieš tai. Tai įvyko dėl to, kad atmosferos frontas dalį energijos perkėlė į vandens masę, ją šildydamas. Verda dar vienas pavyzdys, su kuriuo susiduria kiekvienas žmogus kasdien. Pakanka ant viryklės uždėti vandens indą ir įjungti dujas, nes skysčio vidinė energija pradeda didėti. Molekulės gauna papildomą impulsą, jų judėjimo greitis didėja. Atitinkamai padidėja ir tarpusavio susidūrimų skaičius. Bet jei pašalinsite išorinės temperatūros šaltinį, vanduo iškart neatvės. Taip yra dėl vidinės energijos, sukauptos judant dalelėms. Beje, aušinimo procesas taip pat yra gamtos apsaugos įstatymo apraiška: aplinkinis oras įkaista ir išsiplečia, dirbdamas darbą.
