Lai atbildētu uz jautājumu, kas ir iekšējsenerģiju, atcerēsimies skolas skolotāja sniegto piemēru, izskaidrojot kinētisko un potenciālo enerģiju nozīmi. Vienkārši sakot, pirmā no tām ir kustības enerģija, kas piemīt jebkuram kustīgam ķermenim, un otrā ir nerealizētā spēja veikt jebkuru darbu. Turklāt abas šīs enerģijas spēj "ieplūst" viena otrā.
Izmantosim piemēru. Uz plastmasas virsmas (svina loksne) ir smaga metāla bumba. Paņemsim to un pacelsim izstieptas rokas augstumā. Pārejot uz augšējo punktu, viņa kinētiskā enerģija samazinājās, un potenciāls palielinājās, sasniedzot maksimumu apstāšanās brīdī. Bet tagad mēs atbrīvojam bumbu, un tā gravitācijas ietekmē skrien uz leju. Kas notiek šajā brīdī? Tas ir ļoti vienkārši: potenciālā (uzkrātā) enerģija tiek pārveidota par paātrinātu kustību. Tas notiek, līdz bumba nokrīt uz virsmas un apstājas (tieši tāpēc piemērā mēs paņēmām plastmasas pamatni). No pirmā acu uzmetiena var šķist, ka bumbas enerģija ir pazudusi, bet tas tā nav, jo iekšējā enerģija ir palielinājusies. Ja jūs rūpīgi pārbaudāt kritiena vietu, tad jūs varat redzēt metāla iespiedumu, un bumba ir deformēta (it īpaši, ja tā ir arī svins). Turklāt saskares vietā radās siltums.
Kas notiek molekulārajā līmenīmetāla konstrukcija? Materiālu veidojošās molekulas ir savstarpēji saistītas ar savstarpējas pievilcības un atgrūšanas spēkiem. Deformācija izraisa dažu no tām pārvietošanos, kā rezultātā mainās kopējā iekšējā enerģija. Šīs daļiņas acīm nav redzamas, taču tām ir arī kinētiskā un potenciālā enerģija. Iekšējās struktūras nobīdes kritiena dēļ piešķir molekulām papildu enerģiju. Iekšējā enerģija rodas daļiņu mijiedarbības dēļ, tāpēc tā vienmēr pastāv. Tā ir viena no matērijas īpašībām. Iekšējā enerģija ir potenciālās un kinētiskās enerģijas summa, kas raksturīga visām attiecīgā ķermeņa molekulām un atomiem.
Ir aprēķina formula. Svarīgs punkts - šī metode ir piemērota tikai ideālās gāzes aprēķināšanai. Tam ir potenciālā enerģija
F = (I / 2) * (m / M) * T * R,
kur es esmu brīvības pakāpju koeficients. Šeit tiek ņemts vērā tikai molekulu skaits m un apkārtējā temperatūra T. Īstās gāzveida vidēs papildus jāparedz arī pašu molekulu aizņemtais tilpums, spiediens un struktūra.
Runājot par enerģijas veidu savstarpēju pārveidošanunav iespējams nenorādīt uz Y. R. Mayer. Būdams kuģa ārsts, viņš vērsa uzmanību uz asins krāsas intensitātes atšķirību starp jūrniekiem un aukstu valstu iedzīvotājiem. Pēc tam tieši viņš norādīja uz vienu no galvenajām enerģijas īpašībām - tās pastāvīgumu. Tas nekur nepazūd, bet tikai pārveidojas citos veidos, savukārt kopējā vērtība paliek nemainīga.
Arī ūdens iekšējā enerģija ir pakļauta vispārējailikumiem. Piemēram, jūrnieki labi zina, ka pēc vētras ūdens temperatūra ārpus kuģa vienmēr ir augstāka nekā pirms tā. Tas notika tāpēc, ka atmosfēras fronte daļu enerģijas pārsūtīja uz ūdens masu, to sildot. Vāra vēl viens piemērs, ar kuru katrs cilvēks sastopas ikdienā. Pietiek ar plīts uzlikt trauku ar ūdeni un ieslēgt gāzi, jo šķidruma iekšējā enerģija sāk palielināties. Molekulas saņem papildu impulsu, to kustības ātrums palielinās. Attiecīgi kļūst lielāks arī savstarpējo sadursmju skaits. Bet, ja jūs noņemat ārējās temperatūras avotu, tad ūdens nekavējoties neatdzisīs. Tas ir saistīts ar iekšējo enerģiju, kas uzkrāta daļiņu kustībā. Starp citu, dzesēšanas process ir arī saglabāšanas likuma izpausme: apkārtējais gaiss sasilst un izplešas, veicot darbu.
