„Belső energia” változatai közötti eltérés

1 225 bájt hozzáadva ,  4 évvel ezelőtt
nincs szerkesztési összefoglaló
A '''belső energia''' (jele: ''U'', mértékegysége: ''Joule'') fizikai fogalom, a [[termodinamika]] egyik alapfogalma. Egy zárt rendszer összes energiatartalmát, egy anyaghalmazban tárolt összes energiát jelenti. Ez a [[részecskék (sokféle) mozgási energiájából]], a [[vonzásukból eredő energiából]], a molekulák [[Kötési energia|kötési energiájából]], valamint az [[elektronburok energiájából]] tevődik össze. Nagysága az adott halmaz belső szerkezetével, belső tulajdonságaival függ össze. [[extenzív mennyiség]], tehát mennyisége a vizsgált részecskék számával arányosan nő. A belső energia elméleti fogalom, a gyakorlatban tényleges, számszerű értéke nem állapítható meg. A „belső” szó arra utal, hogy nem a fizikában tárgyalt külsőleg látható energiaformáról (mozgási, helyzeti energia stb.), hanem a testet, rendszert alkotó részecskék által belsőleg, egymás között megosztva hordozott energiát van szó.<ref>A belső energia, Sulinet [http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/fizika/fizika-10-evfolyam/a-hotan-elso-fotetele/a-belso-energia]</ref>
 
A belső energiának egyik része, a rendszert felépítő részecskék mozgásával kapcsolatos mozgási energia. Az [[atom]]ok, [[Molekula|molekulák]], [[ion]]ok sokféle mozgási energiával rendelkeznek, haladó- (transzlációs), forgó- (rotációs) és rezgő- (vibrációs) mozgást is végeznek. Mivel megfigyelték, hogy e rendezetlen mozgások mértéke összefügg a hőmérséklettel, ezért a részecskék mozgásához kapcsolódó energiát összefoglalóan [[Termikus energia|termikus energiának]] vagy [[Hőenergia|hőenergiának]] is nevezzük. A belső energiának a termikus energia része – pl. fizikai kísérletekben – számításokkal pontosan meghatározható.
== Elmélet ==
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, hőenergia).
 
A részecskék azonban 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. Ennek tényleges, számszerű értékét azonban a gyakorlatban nem tudjuk meghatározni.
Pl. ha a rendszer '''[[Ideális gáz|tökéletes gáz]]''', részecskéi egyenes vonalú egyenletes sebességgel mozognak, miközben egymással tökéletesen rugalmasan ütköznek. A [[kinetikus gázelmélet]] értelmében minden szabadsági fokra, szigorúbban értelmezve a részecske mozgását leírva minden másodfokú kifejezést tartalmazó tagra 1/2 k*T energia jut - ez az '''ekvipartíció elve'''. Mivel egy részecskének három szabadsági foka van - csak haladó mozgást tud végezni, azt pedig három tengely irányában - ezért egy részecskének a belső energiája:
 
== Elmélet ==
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, hőenergia). Pl. ha a rendszer '''[[Ideális gáz|tökéletes gáz]]''', részecskéi egyenes vonalú egyenletes sebességgel mozognak, miközben egymással tökéletesen rugalmasan ütköznek. A [[kinetikus gázelmélet]] értelmében minden szabadsági fokra, szigorúbban értelmezve a részecske mozgását leírva minden másodfokú kifejezést tartalmazó tagra 1/2 k*T energia jut - ez az '''ekvipartíció elve'''. Mivel egy részecskének három szabadsági foka van - csak haladó mozgást tud végezni, azt pedig három tengely irányában - ezért egy részecskének a belső energiája:
 
:<math>U=3 \cdot \frac{1}{2}\ k_\mathrm B T + U_0 \,\!</math>
1 097

szerkesztés