L '«énergie interne d'un gaz parfait» ne dépend pas du chemin d'un système qui est fermé, mais l'énergie interne d'un gaz parfait dépend de l'état initial et de l'état final du système.
Extrait du loi de la thermodynamique nous obtenons un concept clair comme du cristal sur l'énergie interne d'un gaz parfait. L'énergie interne d'un gaz parfait peut s'expliquer par le fait que la quantité totale d'énergie est fusionnée avec le mouvement qui pourrait être un mouvement de vibration, un mouvement de rotation ou un mouvement de translation des molécules ou des atomes d'une matière dans le système.
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Qu'est-ce que l'énergie interne d'un gaz parfait ?
Pour un gaz parfait, la quantité d'énergie interne d'un système ne dépend que de la température. Mais pour le gaz réel, la quantité d'énergie interne d'un système dépend de la température, du volume et de la pression.
L'énergie interne d'un gaz parfait est une propriété d'extensif et la quantité d'énergie d'une matière gazeuse ne peut pas être déterminée directement. L'énergie interne d'un gaz parfait est dans un système les molécules d'une matière gazeuse, la quantité d'énergie interne transférée sous forme de travail thermodynamique et de chaleur.
Crédit d'image - Wikipédia
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Pour un gaz parfait, la quantité totale d'énergie interne est directement proportionnelle à la température ainsi qu'au nombre total de molécules de mole d'une substance présente à l'état gazeux.
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Donc, mathématiquement, l'énergie interne d'un gaz parfait peut être exprimée comme,
dU = nCvdT…… équip (1)
Ou, U = CvNT…………. équi (2)
De l'équation (1) terme nCvT est utilisé à partir de l'énergie cinétique d'un gaz parfait.
Où,
U = La quantité d'énergie interne d'un gaz
Cv = A volume constant la quantité de capacité calorifique d'une substance gazeuse
n = Le nombre total de moles d'une substance gazeuse
T = Température du système
Énergie interne d'une formule de gaz parfait :
En thermodynamique, la variation de la quantité totale d'énergie interne exprimée en ΔU peut déterminer, mais pour un gaz parfait, la quantité d'énergie interne absolue peut être estimée.
L'énergie interne d'une formule de gaz parfait est,
Où,
U = énergie interne d'un gaz parfait
cv = Capacité calorifique de l'isochore spécifique
m = Masse d'un gaz parfait
T = Température
Pour calculer la quantité d'énergie interne d'un gaz parfait, nous devons d'abord imaginer qu'une substance gazeuse est bloquée dans un cylindre au moment où le le volume du gaz parfait doit être dans un état constant et le gaz parfait doit se refroidir et atteindre la température zéro absolu.
Dans cet état particulier, toutes les particules du gaz parfait en position de repos et il n'y a pas d'énergie interne est présente. La quantité totale de chaleur est exprimée lorsque Q est transféré à l'état de volume constant jusqu'à ce que la température idéale du gaz atteigne T. Or, dans cet état, la quantité totale de chaleur nécessaire à l'énergie interne atteint U.
Énergie interne d'une dérivation de gaz parfait :
Dans un système thermodynamique, la quantité d'énergie interne peut être convertie en énergie potentielle ou en énergie cinétique. Pour le système de la thermodynamique, trois types d'énergie tels que l'énergie interne, l'énergie potentielle et l'énergie cinétique peuvent être contenus.
Dérivation de l'énergie interne pour un gaz parfait : -
Pour une substance gazeuse idéale, l'énergie interne dépend de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle.
Nous savons que,
M/m = Na
Kavg = 1/2 3RT/Na
Kavg = 3/2 kT car k = R/Na
En quoi l'énergie interne d'un gaz parfait diffère-t-elle de celle d'un gaz réel ?
Le gaz parfait explique comme, la substance gazeuse qui obéit à la loi des gaz à n'importe quelle condition de température et de pression. Le vrai gaz s'explique par le fait que la substance gazeuse qui n'existe pas obéit à la loi des gaz.
La différence entre l'énergie interne d'un gaz parfait et d'un gaz réel est discutée ci-dessous,
| Paramètres | Gaz idéal | Gaz réel |
| Pression | Haute | Faible |
| Force d'attraction intermoléculaire | Pas présent | Présent |
| Volume | Pas de volume défini | Volume défini |
| Existence dans l'environnement | Absent et le gaz parfait est un gaz hypothétique | Présent |
| Choc élastique de molécules | Oui | Non |
| Interaction avec les autres gaz | Non | Oui |
| Loi des gaz | Obey | N'obéit pas |
| Vitesse | Pas présent | Présent |
| Masse | Pas présent | Présent |
| Volume | Pas présent | Présent |
Energie interne spécifique d'un gaz parfait :
L'énergie interne spécifique d'un gaz parfait qui est exprimée comme u s'explique par la quantité d'énergie interne d'une matière de gaz idéal par unité de masse de la matière de gaz idéal particulière.
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La formule de l'énergie interne spécifique d'un gaz parfait est,
u = U/m
Où,
u = Énergie interne spécifique d'un gaz parfait en joule par kilogramme
U = Énergie interne d'un gaz parfait en joule
m = Masse d'un gaz parfait en kilogramme
L'unité SI de l'énergie interne spécifique d'un gaz parfait est joule par kilogramme. La dimension de l'énergie interne spécifique d'un gaz parfait est L2T-2.
Changement d'énergie interne d'un gaz parfait :
D'après les lois de l'énergie cinétique, il est clairement démontré que l'énergie cinétique d'une particule a une relation directe avec la température à partir de ce changement d'énergie interne d'un gaz parfait directement connecté.
Le changement d'énergie interne d'un gaz parfait ne dépend que de la température, il ne dépend pas des autres paramètres physiques comme le volume, la pression. Si la température initiale, la température finale est connue pour le système, alors le changement d'énergie interne d'un gaz parfait est facile à déterminer.
Que le système puisse suivre n'importe quel processus comme isentropique, isobare ou isochore ou toute autre méthode, le changement d'énergie interne d'un gaz parfait n'est pas pertinent. En un mot on peut dire changement d'énergie interne d'un gaz parfait uniquement régi par l'état de la matière gazeuse non régi par le processus de la matière gazeuse. Si la température est différente dans le système uniquement dans ce cas, l'énergie interne peut être différente pour une substance gazeuse idéale. La variation d'énergie interne d'un gaz parfait peut être nulle dans le processus d'isotherme.
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Par le processus de la thermodynamique, la relation claire entre le changement de l'énergie interne d'un gaz idéal et la température peut facilement être étudiée sur la matière gazeuse. Dans le processus de isochore sur le gaz, aucun travail n'est effectué. Dans le processus d'isochorie sur le gaz, la chaleur est introduite pour cette raison, le changement d'énergie interne d'un gaz parfait augmente.
Quel est le changement d'énergie interne?
Dans un système thermodynamique, le changement d'énergie interne est dérivé de cette manière, la somme des changements d'énergie interne pour la matière gazeuse est égale au travail net effectué d'un système thermodynamique et la quantité totale de chaleur est déposée sur le système et l'environnement. du système.
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La formule de la variation de l'énergie interne d'un gaz parfait est,
∆U = Q + W
Où,
ΔU = La quantité totale de changement d'énergie interne d'un gaz parfait dans un système
Q = Le montant de transfert de chaleur entre le système et l'environnement du système
W = travail effectué par un système
Dans certains processus, il n'y a pas de changement dans l'énergie interne. Les processus sont des processus cycliques, isothermes et extension gratuite. Dans ces processus, la quantité d'énergie interne est la même car la température du système reste inchangée.
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Comment calculer la variation d'énergie interne d'un gaz parfait ?
À partir de la 1ère loi de la thermodynamique, nous pouvons définir un concept sur le changement d'énergie interne d'un gaz parfait. La quantité d'énergie interne d'un gaz parfait est égale au flux de chaleur et au travail PV effectué par le système.
La quantité d'énergie interne qui pourrait être modifiée pour une matière gazeuse qui devrait toujours être égale au travail effectué par le système et la quantité de chaleur d'entrée et la quantité de chaleur de sortie.
Formule pour calculer le changement d'énergie interne d'un gaz parfait : -
Q = ΔU = W…….eqn (1)
Q = ΔU + PV
Parce que nous savons que la quantité de chaleur ajoutée ou retirée est toujours égale à la somme totale de l'énergie interne qui est modifiée et du travail effectué par PV.
De l'eqn (1) après avoir arrangé, nous obtenons,
ΔU = Q – PV……. équi (2)
Questions fréquemment posées : -
Question: - Est-ce que de tous temps les valeurs de l'énergie interne d'une substance restent positif ou peut-il être négatif ?
Solution: – Non, de tout temps les valeurs de l'énergie interne d'une substance ne peuvent pas rester positives.
Parfois, la valeur de l'énergie interne peut être négative. Nous pouvons calculer la valeur de l'énergie interne à partir de la somme du travail effectué et de la chaleur. Une valeur négative de l'énergie interne d'un gaz parfait signifie que la valeur de l'énergie finale est inférieure à la valeur de l'énergie initiale.
Question : – Donnez quelques exemples d'énergie interne.
Solution: - Quelques exemples d'énergie interne listés ci-dessous,
- Vapeur d'une substance liquide
- Secouer une substance liquide
- Piles et batteries
- Gaz comprimés
- Augmenter la température d'une substance
Salut..Je m'appelle Indrani Banerjee. J'ai complété mon baccalauréat en génie mécanique. Je suis une personne enthousiaste et positive dans tous les aspects de la vie. J'aime lire des livres et écouter de la musique.