§59 Внутрішня енергія термодинамічної системи [4]

1. Внутрішньою енергією називають повну енергію тіла за винятком кінетичної енергії тіла як цілого і потенціальної енергії тіла в зовнішньому полі сил. Отже, внутрішня енергія складається з кінетичної енергії хаотичного руху молекул, потенціальної енергії взаємодії між ними і внутрішньомолекулярної енергії.

У термодинамічні формули входить не сама енергія, а її зміна, що пов’язана зі зміною деякого параметра. Тому внутрішню енергію можна визначати з точністю до довільної адитивної сталої, вибираючи її так, щоб вираз для енергії був простим. Так, зазвичай вивчаються процеси, при яких внутрішньомолекулярна енергія залишається постійною. Тому цю енергію у внутрішній енергії можна не враховувати.

Внутрішня енергія системи тіл складається із внутрішньої енергії кожного з окремих тіл й енергії взаємодії між тілами. Остання являє собою енергію взаємодії в тонкому шарі на границі між тілами. Вона є малою у порівнянні з енергією окремих макроскопічних тіл. Тому нею можна знехтувати й вважати, що внутрішня енергія системи макроскопічних тіл дорівнює сумі внутрішніх енергій цих окремих тіл. Отже, внутрішня енергія є величина адитивна.

Внутрішня енергія є функцією стану системи. Це означає, що незалежно від попередньої історії системи її енергія в даному стані має визначені йому значення. Тому збільшення внутрішньої енергії при переході системи з одного стану в інший завжди дорівнює різниці значень внутрішньої енергії в кінцевому й початковому станах незалежно від шляху (процесу), за яким відбувався перехід системи з одного стану в інший.