تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
الطاقة الداخلية لغاز مثالي
المؤلف:
فريدريك بوش ، دافيد جيرد
المصدر:
اساسيات الفيزياء
الجزء والصفحة:
ص 445
30-6-2016
3368
الطاقة الداخلية لغاز مثالي
أن طاقة الحركة الانتقالية الكلية لغاز مثالي تعتمد على دجة حرارة الغاز:
حيث N عدد جزيئات الغاز، n عدد المولات من الغاز، k ثابت بولتزمان، وسوف نحاول هنا فهم العلاقة السببية بين طاقة الحركة الانتقالية KEtrans والطاقة الداخلية U للغاز.
من المعلوم أن الغازات المكونة من ذرات فردية، كالهليوم والأوكسجين أحادي الذرة، ليس لها طاقات داخلية أخرى خلاف طاقة الحركة الانتقالية*. وبناء على ذلك يمكننا ــ في حالة الغازات أحادية الذرة ــ اعتبار أن الطاقة الداخلية تساوي طاقة الحركة الانتقالية:
ويستنتج من ذلك أن التغير في درجة حرارة الغاز أحادي الذرة يرتبط بالتغير في طاقته الداخلية طبقاً للعلاقة:
1) )
ولكن الطاقة الداخلية في حالة الغازات المكونة من جزيئات يمكن أن تتكون من الطاقتين الدورانية والتذبذبية بالإضافة إلى الطاقة الانتقالية. ذلك أن الذرات المكونة للجزيئات يمكنها ان تتذبذب ف اتجاه الروابط الكيميائية التي تربط بينها في الجزئ. وعلاوة على ذلك فإن عزم القصور الذاتي لمثل هذه الجزيئات حول المحاور العمودية على هذه الروابط يكون كبيراً ولا يمكن إهماله. ولذلك فإن الطاقة الداخلية U للغازات ثنائية الذرة ( المكونة من ذرتين لكل جزئ) والغازات عديدة الذرات (المكونة من ثلاث ذرات فأكثر لكل جزئ) تكون أكبر من قيمتها في حالة الغازات أحادية الذرة عند نفس درجة الحرارة. ومع ذلك فقد ثبت أن الطاقة الداخلية U يمكن دائماً كتابتها في صورة عدد صحيح K مضروباً في nRT ½.
فمثلاً، K = 3 للغازات أحادية الذرة، وهذا يعطي المعادلة (1) السابقة. اما في حالة الغازات الأخرى فإن K يكون عدداً صحيحاً يساوي 3 أو أكبر من 3. وهذا يتوقف على نوع الغاز ودرجة حرارته.
يلاحظ من المعادلة (1) ان الطاقة الداخلية U لجمع الغازات المثالية تعتمد على متغير حالة واحد فقط هو T. وعليه فإن Uهي متغير حالة أيضاً. وبذلك يمكننا ان نستنتج ما يلي:
عندما تتغير حالة أي غاز مثالي، يعتمد التغير في الطاقة الداخلية على درجتي الحرارة الابتدائية والنهائية فقط، وليس على نوع العملية التي تتغير بها حالة الغاز المثالي.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
(*) أهملنا الطاقة الداخلية المرتبطة بالإلكترونات والبروتونات والنيترونات في الذرة. ذلك أن التغيرات في مركبات الطاقة الداخلية هذه لا تكون محسوسة إلا عند درجات الحرارة العالية جداً.