{"id":46318,"date":"2019-10-21T22:34:15","date_gmt":"2019-10-21T21:34:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-die-interne-energieformel-definition\/"},"modified":"2020-03-10T19:52:57","modified_gmt":"2020-03-10T18:52:57","slug":"was-ist-die-interne-energieformel-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-die-interne-energieformel-definition\/","title":{"rendered":"Was ist die interne Energieformel – Definition"},"content":{"rendered":"
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Interne Energieformel.\u00a0Die innere Energie ist die Gesamtenergie, die mit der Bewegung der Atome oder Molek\u00fcle im System verbunden ist.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Mikroskopische Energie<\/h2>\n

Interne Energie<\/strong>\u00a0beinhaltet Energie im\u00a0mikroskopischen Ma\u00dfstab<\/strong>\u00a0.\u00a0Es kann in mikroskopische potentielle Energie,\u00a0U\u00a0<\/em>Pot<\/sub>\u00a0, und mikroskopische kinetische Energie,\u00a0U\u00a0<\/em>Kin<\/sub>\u00a0, unterteilt werden:<\/p>\n

U = U\u00a0Pot<\/sub>\u00a0+ U\u00a0Kin<\/sub><\/strong><\/p>\n

\"Mikroskopische<\/a>wobei die mikroskopische kinetische Energie U\u00a0kin<\/sub>\u00a0die\u00a0Bewegungen<\/strong>\u00a0aller Systemteilchen in Bezug auf das Schwerpunktger\u00fcst umfasst.\u00a0F\u00fcr ein ideales\u00a0einatomiges Gas<\/strong>\u00a0ist dies nur die\u00a0translatorische kinetische Energie<\/strong>\u00a0der linearen Bewegung der Atome.\u00a0Einatomige Partikel drehen oder vibrieren nicht.\u00a0Das Verhalten des Systems wird durch die kinetische Theorie der Gase gut beschrieben.\u00a0Die kinetische Theorie basiert auf der Tatsache, dass bei einer\u00a0elastischen Kollision<\/a>\u00a0zwischen einem Molek\u00fcl mit hoher kinetischer Energie und einem Molek\u00fcl mit niedriger kinetischer Energie ein Teil der Energie auf das Molek\u00fcl mit niedrigerer kinetischer Energie \u00fcbertragen wird.\u00a0F\u00fcr\u00a0mehratomige Gase<\/strong>\u00a0gibt es jedoch\u00a0Rotations-<\/strong>\u00a0undauch die kinetische Schwingungsenergie<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Die mikroskopische potentielle Energie\u00a0U\u00a0pot<\/sub><\/strong>\u00a0umfasst die\u00a0chemischen Bindungen<\/strong>\u00a0zwischen den Atomen, aus denen die Molek\u00fcle bestehen, die Bindungskr\u00e4fte im Kern sowie die physikalischen Kraftfelder im System (z. B. elektrische oder magnetische Felder).<\/p>\n

In Fl\u00fcssigkeiten und Feststoffen ist ein erheblicher Anteil der potentiellen Energie mit den\u00a0intermolekularen Anziehungskr\u00e4ften verbunden<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Spezifische innere Energie<\/h2>\n

Die\u00a0spezifische innere Energie (u)<\/strong>\u00a0eines Stoffes ist seine innere Energie pro Masseneinheit.\u00a0Es ist eine\u00a0intensive Eigenschaft<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Sie entspricht der gesamten inneren Energie (U) geteilt durch die Gesamtmasse (m).<\/p>\n

u = U \/ m<\/strong><\/em><\/p>\n

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wo:<\/span><\/p>\n

u = spezifische innere Energie (J \/ kg)<\/span><\/p>\n

U = innere Energie (J)<\/span><\/p>\n

m = Masse (kg)<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Innere Energie eines idealen Gases<\/span><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Die innere Energie<\/strong>\u00a0ist die Summe aller Energie, die mit der Bewegung der Atome oder Molek\u00fcle im System verbunden ist.\u00a0Mikroskopische Energieformen umfassen solche, die auf\u00a0Rotation<\/strong>\u00a0,\u00a0Vibration<\/strong>\u00a0,\u00a0Translation<\/strong>\u00a0und Wechselwirkungen zwischen den Molek\u00fclen einer Substanz zur\u00fcckzuf\u00fchren sind.<\/div>\n<\/div>\n
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Monatomisches Gas<\/span><\/h2>\n

F\u00fcr ein\u00a0<\/span>einatomiges ideales Gas<\/span><\/strong>\u00a0(wie Helium, Neon oder Argon) kommt der einzige Beitrag zur Energie von der\u00a0<\/span>translatorischen kinetischen Energie<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Die durchschnittliche translatorische kinetische Energie eines einzelnen Atoms h\u00e4ngt nur von der Gastemperatur ab und ist durch die Gleichung gegeben<\/span><\/p>\n

K\u00a0<\/span>avg<\/span><\/sub>\u00a0= 3\/2 kT.<\/span><\/strong><\/p>\n

Die\u00a0<\/span>innere Energie<\/span><\/strong>\u00a0von n Mol eines idealen einatomigen Gases (ein Atom pro Molek\u00fcl) entspricht der durchschnittlichen kinetischen Energie pro Molek\u00fcl multipliziert mit der Gesamtzahl der Molek\u00fcle, N:<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0= 3\/2 NkT = 3\/2 nRT<\/span><\/strong><\/p>\n

Dabei ist n die Anzahl der Mol.\u00a0Jede Richtung (x, y und z) tr\u00e4gt\u00a0<\/span>(1\/2) nRT<\/span><\/strong>\u00a0zur inneren Energie bei.\u00a0Hier kommt die Aufteilung der Energieidee ins Spiel – jeder andere Beitrag zur Energie muss ebenfalls (1\/2) nRT beitragen.\u00a0Wie zu sehen ist,\u00a0<\/span>h\u00e4ngt<\/span><\/strong>\u00a0die innere Energie eines idealen Gases\u00a0nur von der Temperatur<\/strong>\u00a0und der Anzahl der Mol Gas ab.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Diatomeenmolek\u00fcl<\/span><\/h2>\n

Wenn die Gasmolek\u00fcle mehr als ein Atom enthalten, gibt es\u00a0<\/span>drei Translationsrichtungen<\/span><\/strong>\u00a0, und die\u00a0<\/span>kinetische Rotationsenergie tr\u00e4gt<\/span><\/strong>\u00a0ebenfalls dazu bei, jedoch nur f\u00fcr Rotationen um zwei der drei senkrechten Achsen.\u00a0Die f\u00fcnf Beitr\u00e4ge zur Energie (f\u00fcnf Freiheitsgrade) ergeben:<\/span><\/p>\n

Diatomeen-Idealgas:<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0= (5\/2) NkT = (5\/2) nRT<\/span><\/strong><\/p>\n

Dies ist nur eine Ann\u00e4herung und gilt bei Zwischentemperaturen.\u00a0Bei niedrigen Temperaturen tr\u00e4gt nur die translatorische kinetische Energie bei, und bei h\u00f6heren Temperaturen kommen zwei zus\u00e4tzliche Beitr\u00e4ge (kinetische und potentielle Energie) durch Vibration.<\/span><\/p>\n

Die innere Energie ist bei einer gegebenen Temperatur gr\u00f6\u00dfer als bei einem einatomigen Gas, aber sie ist immer noch nur eine Funktion der Temperatur f\u00fcr ein ideales Gas.<\/span><\/p>\n

Die innere Energie realer Gase h\u00e4ngt ebenfalls haupts\u00e4chlich von der Temperatur ab, aber \u00e4hnlich wie das\u00a0<\/span>ideale Gasgesetz<\/span><\/strong>\u00a0h\u00e4ngt die innere Energie realer Gase auch etwas von Druck und Volumen ab.\u00a0Alle realen Gase n\u00e4hern sich bei niedrigen Dr\u00fccken (Dichten) dem Idealzustand.\u00a0Bei niedrigen Dr\u00fccken sind Molek\u00fcle weit genug voneinander entfernt, dass sie nicht miteinander interagieren.\u00a0Die innere Energie von Fl\u00fcssigkeiten und Festk\u00f6rpern ist ziemlich kompliziert, da sie elektrische potentielle Energie enth\u00e4lt, die mit den Kr\u00e4ften (oder \u201echemischen\u201c Bindungen) zwischen Atomen und Molek\u00fclen verbunden ist.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Innere Energie und der erste Hauptsatz der Thermodynamik<\/span><\/h2>\n

In der Thermodynamik wird<\/span><\/strong>\u00a0das Energiekonzept erweitert, um andere beobachtete \u00c4nderungen zu ber\u00fccksichtigen, und das\u00a0<\/span>Prinzip der Energieerhaltung<\/span><\/strong>\u00a0wird um eine Vielzahl von Arten der Interaktion von Systemen mit ihrer Umgebung erweitert.\u00a0Die Energie eines geschlossenen Systems kann nur durch Energie\u00fcbertragung\u00a0<\/span>durch Arbeit<\/span><\/strong>\u00a0oder\u00a0<\/span>W\u00e4rme ver\u00e4ndert werden<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Basierend auf den Experimenten von Joule und anderen ist ein grundlegender Aspekt des Energiekonzepts, dass\u00a0<\/span>Energie erhalten bleibt.\u00a0<\/span><\/strong>Dieses Prinzip ist als\u00a0\u00a0<\/span>erster Hauptsatz der Thermodynamik bekannt<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Der erste Hauptsatz der Thermodynamik kann in verschiedenen Formen geschrieben werden:<\/span><\/p>\n

In Worten:<\/span><\/strong><\/p>\n

\"Erster<\/a><\/p>\n

\"Energieeinsparung<\/a>
Physikalisches Layout der vier im Rankine-Zyklus verwendeten Hauptger\u00e4te und grundlegende Energie\u00fcbertragungen.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Gleichungsform:<\/span><\/strong><\/p>\n

\u2206E\u00a0<\/span><\/strong>int<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= Q – W.<\/span><\/strong><\/p>\n

Dabei steht\u00a0<\/span>E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0f\u00fcr die\u00a0<\/span>innere Energie<\/span><\/strong>\u00a0des Materials, die nur vom\u00a0<\/span>Zustand<\/span><\/strong>\u00a0des\u00a0Materials<\/strong>\u00a0(Temperatur, Druck und Volumen)\u00a0abh\u00e4ngt\u00a0.\u00a0<\/span>Q<\/span><\/strong>\u00a0ist die\u00a0<\/span>Netto-W\u00e4rmezufuhr<\/span><\/strong>\u00a0an das System und\u00a0<\/span>W<\/span><\/strong>\u00a0ist das\u00a0<\/span>Netz durch geleistete Arbeit<\/span><\/strong>\u00a0das System.\u00a0Wir m\u00fcssen vorsichtig und konsequent sein, wenn wir die Vorzeichenkonventionen f\u00fcr Q und W befolgen. Da W in der Gleichung die vom System geleistete Arbeit ist, ist W negativ und E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0nimmt zu\u00a0, wenn am System gearbeitet\u00a0wird.<\/span><\/p>\n

In \u00e4hnlicher Weise ist Q positiv f\u00fcr die dem System zugef\u00fchrte W\u00e4rme. Wenn also W\u00e4rme das System verl\u00e4sst, ist Q negativ.\u00a0Dies sagt uns Folgendes: Die\u00a0<\/span>interne Energie<\/span><\/strong>\u00a0eines Systems steigt tendenziell an, wenn W\u00e4rme vom System absorbiert wird oder wenn positive Arbeit am System geleistet wird.\u00a0Umgekehrt neigt die interne Energie dazu, abzunehmen, wenn das System W\u00e4rme verliert oder wenn negative Arbeiten am System ausgef\u00fchrt werden.\u00a0Es muss hinzugef\u00fcgt werden, dass Q und W pfadabh\u00e4ngig sind, w\u00e4hrend E\u00a0<\/span>int pfadunabh\u00e4ngig<\/span><\/sub>\u00a0ist.<\/span><\/p>\n

Differentialform:<\/span><\/strong><\/p>\n

dE\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0= dQ – dW<\/span><\/strong><\/p>\n

Die interne Energie E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0eines Systems nimmt tendenziell zu, wenn Energie als W\u00e4rme Q hinzugef\u00fcgt wird, und nimmt tendenziell ab, wenn Energie als vom System geleistete Arbeit W verloren geht.<\/span><\/p>\n

Siehe auch:\u00a0<\/span>Offenes System – Geschlossenes System – Isoliertes System<\/span><\/a><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Interne Energieformel.\u00a0Die innere Energie ist die Gesamtenergie, die mit der Bewegung der Atome oder Molek\u00fcle im System verbunden ist.\u00a0W\u00e4rmetechnik Mikroskopische Energie Interne Energie\u00a0beinhaltet Energie im\u00a0mikroskopischen Ma\u00dfstab\u00a0.\u00a0Es kann in mikroskopische potentielle Energie,\u00a0U\u00a0Pot\u00a0, und mikroskopische kinetische Energie,\u00a0U\u00a0Kin\u00a0, unterteilt werden: U = U\u00a0Pot\u00a0+ U\u00a0Kin wobei die mikroskopische kinetische Energie U\u00a0kin\u00a0die\u00a0Bewegungen\u00a0aller Systemteilchen in Bezug auf das Schwerpunktger\u00fcst umfasst.\u00a0F\u00fcr ein … Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"\nWas ist die interne Energieformel - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Interne Energieformel. 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