ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ энергия тела,
зависящая только от его внутр. состояния. Понятие В. э. объединяет все
виды энергии тела, за исключением энергии его движения как целого и потенциальной
энергии, к-рой тело может обладать, если оно находится в поле к.-н. сил
(напр., в поле сил тяготения).

Понятие В. э. ввёл У. Томсон (1851),
определив изменение В. э. (дельта U) тела (физ. системы) в каком-нибудь
процессе как алгебр, сумму количества теплоты Q, к-рой система обменивается
в ходе процесса с окружающей средой, и работы А, совершённой системой
или произведённой над ней: дельта U = О-A (1) Принято считать работу
А
положительной,
если она производится системой над внешними телами, а количество теплоты
Q
положительным,
если оно передаётся системе. Уравнение (1) выражает
первое начало термодинамики
- закон сохранения энергии в применении к процессам, в которых происходит
передача теплоты.

Согласно закону сохранения энергии, В.
э. является однозначной функцией состояния физ. системы, т. е. однозначной
функцией независимых переменных, определяющих это состояние, напр, темп-ры
Т
и
объёма V или давления р. Хотя каждая из величин (Q и A) зависит
от характера процесса, переводящего систему из состояния с В. э. Uв
состояние с энергией Uоднозначность В. э. приводит
к тому, что дельта U определяется лишь значениями В. э. в начальном и конечном
состояниях: дельта U = Uпроцесса, возвращающего систему в первоначальное состояние (UUизменение
В. э. равно нулю и Q - А (см. Круговой процесс).

Изменение В. э. системы в адиабатном
процессе (при отсутствии теплообмена с окружающей средой, т. е. при
Q = 0) равно работе, производимой над системой или произведённой системой.

В случае простейшей физ. системы - идеального
газа - изменение В. э., как показывает кинетич. теория газов, сводится
к изменению кинетич. энергии молекул, определяемой темп-рой (см. Газы).
Поэтому
изменение В. э. идеального газа (или близких к нему по свойствам газов
с малым межмолекулярным взаимодействием) определяется только изменением
его темп-ры (закон Джоуля). В физ. системах, частицы к-рых взаимодействуют
между собой (реальные газы, жидкости, твёрдые тела), В. э. включает также
энергию межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий. В. э. таких
систем зависит как от темп-ры, так и от давления (объёма).

Экспериментально можно определить только
прирост или убыль В. э. в физ. процессе (за начало отсчёта можно взять,
напр., исходное состояние). Методы статистической физики позволяют,
в принципе, теоретически рассчитать В. э. физ. системы, но также лишь с
точностью до постоянного слагаемого, зависящего от выбранного нуля отсчёта.

В области низких темп-р с приближением
к абсолютному нулю (-273,16°С) В. э. конденсированных систем (жидких и
твёрдых тел) приближается к определённому постоянному значению Uстановясь независимой от темп-ры (см. Третье начало термодинамики).
Значение
Uо может быть принято за начало отсчёта В. э.

В. э. относится к числу основных термодинамич.
потенциалов (см. Потенциалы термодинамические). Изменение В. э.
при постоянных объёме и темп-ре системы характеризует тепловой эффект
реакции,
а производная В. э. по темп-ре при постоянном объёме определяет
теплоёмкость
системы.

Лит. см. при ст. Потенциалы термодинамические.
А. А, Лопаткин.