اگر دست هاي خود را به هم به ماليم، احساس مي کنيم که دست هاي ما گرم تر شده است. مي‌توان نتيجه گرفت که انرژي دروني آنها افزايش يافته است. یعنی بر اثر مالش، انرژي جنبشي دست ها به انرژي دروني آنها تبديل شده است. اما اگر منظور انرژي دروني تمام بدن باشد، نه تنها افزایش نیافته، بلکه کاهش نیز يافته است. زيرا قسمتي از انرژي بدن به محيط منتقل شده است.

تعريف انرژي دروني

پيش از ظهور ديدگاه اتمي ماده فيزيک دانان دريافته بودند که تابع ترموديناميکي انرژي، يعني تابعي که از قانون پايستگي انرژی تبعيت مي‌کند، وجود دارد. بنابراین، اين مفهوم  مي‌بايستي تنها از طريق تجربيات ماکروسکوپيکي شکل گرفته باشد. بنجامين تامسون با آزمايش هاي مختلف به اين نتيجه رسيد که گرما نوعي حرکت است. کارهاي تجربي بعدي ژول در تعيين معادل مکانيکي گرما و نظريه پردازي کلوين به طور قطع نشان دادند که انرژي سامانه ماکروسکوپيکي منزوي زماني پايسته است که گرما نيز به حساب آورده شود. اين همان قانون اول ترموديناميک است و تابع پايسته نيز انرژي داخلي است.  

بنابر نظريه جنبشي مولکولي، هر ماده از ذرات ريزي تشکيل شده است که با سرعت ها و در نتيجه انرژي هاي متفاوت در حرکت هستند. علاوه بر اين مانند مدل ارتعاش يک جسم جامد، ذره هاي جسم، داراي انرژي پتانسيل نيز هستند. اين انرژي شبيه فنري است که در مدل ارتعاشي، اتم ها را در کنار هم نگاه مي دارد. مجموع انرژي هاي جنبشي همه اتم ها و مولکول هاي تشکيل دهنده جسم يا سامانه، و انرژي پتانسيل مربوط به برهمکنش هاي آنها، انرژي دروني جسم را تشکيل مي دهد.

 ارتباط انرژي جنبشي با دما

هرچه دماي جسمي بالاتر باشد، انرژي دروني آن بيشتر است. يعني ذره‌هاي آن داراي انرژي جنبشي و پتانسيل بيشتري هستند. اگر انرژي جنبشي ذرات يک جسم را بر تعداد ذرات تشکيل دهنده آن تقسيم کنيم، انرژي جنبشي متوسط يک ذره به دست مي‌آيد. انرژي جنبشي متوسط ذرات چاي داغ که دماي بالاتري دارد، بيشتر از انرژي جنبشي متوسط ذره‌هاي چاي سرد است که دماي پايين تري دارد. لذا نتيجه مي گيريم که دماي جسم، با انرژي جنبشي متوسط ذره‌هاي تشکيل دهنده آن متناسب است.  

اين امر در ابعاد اتمي يا ابعاد ميکروسکوپي بسيار مهم و مورد توجه است. به عنوان مثال در مباحث ترموديناميک و مکانيک آماري، با استفاده از روابط خاصي اين انرژي را در موارد مختلف محاسبه مي کنند و با توجه به مقدار آن در مورد وضعيت سامانه بحث مي شود. بنابراين مي‌توان گفت که هر چه دماي جسم بالاتر رود، انرژي جنبشي متوسط ذره‌هاي آن نيز افزايش خواهد يافت.  

انرژي جنبشي متوسط ذره‌هاي دو جسم متفاوت که دماي يکساني دارند، با هم برابر است. به عنوان مثال انرژي جنبشي متوسط ذره هاي آبي که به وسيله يک ليوان از استخري برداشته شده است، با انرژي جنبشي متوسط ذره‌هاي آب استخر برابر است. ولي به دليل تفاوت تعداد ذره‌هاي آب ليوان و آب استخر، انرژي جنبشي و در نتيجه انرژي دروني يکساني ندارند. بلکه انرژي دروني آب ليوان به مراتب کمتر از انرژي دروني آب استخر است.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40