„Belső energia” változatai közötti eltérés

Szabadsági fokra való hivatkozás az ideális gázok esetében
(Plimsoll karakter beírása)
(Szabadsági fokra való hivatkozás az ideális gázok esetében)
A '''belső energia''' – amelynek jele ''U'', mértékegysége J – [[extenzív mennyiség]] és egy zárt rendszer összes energiatartalmát jelenti, annak megfelelően, hogy miből áll a rendszer, milyen a felépítése. A [[halmazállapot]]ától függetlenül minden rendszert [[atom]]ok és/vagy [[Molekula|molekulák]] és/vagy [[ion]]ok – gyűjtőnevükön részecskék alkotják, amelyek különböző módon mozognak. E mozgások energiája a belső energia egy része (termikus energia).
 
Pl. ha a rendszerükrendszer '''[[Ideális gáz|tökéletes gáz]]''', részecskéi egyenes vonalú egyenletes sebességgel mozognak, miközben egymással tökéletesen rugalmasan ütköznek. A [[kinetikus gázelmélet]] alapján a mozgási energiájuk és egyben a belső energiájuk:
 
:<math>U=\frac{3}{2}\ k_\mathrm B T</math>
vagy <math>n</math>-[[anyagmennyiség]] esetén
 
:<math>U=\frac{3}{2}\ n R T</math>.
 
:ahol
Idealizált többatomos gázok esetében pedig, amikor nem 3 a [[szabadsági fok]]:
:''k''<sub>B</sub> a [[Boltzmann-állandó]], 1,380 6505(24){{e|−23}} J/K
 
:''T'' az [[abszolút hőmérséklet]], K
:<math>U=\frac{f}{2}\ n R T</math>
 
:ahol
: ''k''<sub>B</sub> a [[Boltzmann-állandó]], 1,380 6505(24){{e|−23}} J/K
: ''T'' az [[abszolút hőmérséklet]], K
: ''n'' az [[anyagmennyiség]], mol
: '''''R''''' az [[egyetemes gázállandó]], 8,314 J/mol·K.
: ''f'' a [[szabadsági fok]].
 
A [[Ideális gáz|tökéletes gáz]] részecskéi azonban még más energiákkal is rendelkeznek, amelyek szintén a belső energia részei. Az [[atom]]ok ugyanis elektronburokból és [[atommag]]ból állnak, az atommag is további részecskéket tartalmaz. Az [[elektron]]ok különböző pályákon mozognak, az atommagban pedig a [[Kötési energia|magenergia]] van tárolva, ami a mag részecskéit együtt tartja. Ezek az energiák képezik a belső energia másik részét, amelyeknek viszont az abszolút értéke nem határozható meg.
A leírtak alapján azt kell mondani, hogy még a legegyszerűbb felépítésűnek gondolt rendszer esetében sem tudjuk a teljes energiatartalmat kiszámítani, vagyis egy rendszer belső energiájának a tényleges, számszerű értéke nem ismeretes.
 
Ha a rendszer '''reális gáz''', akkor a fentebb említett mozgási lehetőségeken túl figyelembe kell venni a részecskék közötti vonzóerőből származó energiát, molekuláris rendszerek esetén pedig még a kötési energiákon túl a molekulák forgó- és különféle rezgőmozgásának energiáját is.
 
Ha a rendszer '''folyékony''', vagy '''szilárd''' halmazállapotú, az összes mozgási lehetőség energiájának a figyelembe vétele ugyancsak lehetetlen.
13

szerkesztés