Что вы знаете о внутренней энергии вещества?

Анонимный вопрос
  · < 100
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
Читайте также

Что происходит с внутренней энергией тела при нагревании?

Профессиональный прокрастинатор. Два раза учился в МИРЭА :-) Люблю фантастику и...

При нагревании внутренняя энергия тела увеличивается.
Изменение внутренней энергии прямо пропорционально изменению температуры (по шкале Кельвина). Количественное значение изменения пропорционально теплоёмкости тела.
При абсолютном нуле внутренняя энергия становится равной нулю.

Объясните вечную энергию гравитации. Почему она не кончается? Хотя мы знаем о законе сохранения энергии.

Если рассматривать слабые гравитационные поля, которые описываются ньютоновской теорией, то эти поля -- потенциальные. Что означает, что работа поля равна нулю при перемещении пробного тела по замкнутой траектории. Так что здесь вы не получите вечного двигателя. Пойдете в одну сторону, энергия тела увеличится, в другую -- уменьшится на ту же величину.

Теперь про сильные гравитационные поля, подчиняющиеся Общей теории относительности Эйнштейна.

Но для начала, давайте поговорим вообще про законы сохранения.

Существует очень красивая теорема Эмми Нетер, которая говорит нам, что если в системе имеются некии симметрии, то присутствуют и законы сохранения физических величин, связанные с этими симметриями.

Для примера. Если классические уравнения движения имеют одинаковый вид (симметричны), вне зависимотсти от точки отсчета, то должен быть некий закон сохранения. И он существует. Это закон сохранения импульса. А такие системы отсчета называются -- инерциальными(ИСО). (Помните Первый закон Ньютона?). А если такой симметрии нет, то это неИСО. А там уже и импульсы не сохраняются. И тела сами сабой двигаться начинают...анархия в общем ;-)

Итого, мы выяснили, что закон сохранения импульса связан с симметрией уравнений при изменении координат. Это будут две сопряженные величины (координата-имульс). Какая же сопряженная величина для энергии? Это --- время. Иными словами, если наши уравнения имеют такой же вид, независимо от того, в какой момент времени мы начинаем рассматривать физическую систему, то существует Закон сохранения энергии. Отсюда, кстати, понятно, почему закон сохранения энергии в классической физике работает всегда.(самое главное, чтобы всю эту энергию можно было просто найти и псчитать).

В специальной теории относительности время и пространство взаимосвязаны. А значит должен быть другой закон. Закон сохранения энергии-импульса. И он существует: производная от тензора энергии-импулься равна нулю. Иными словами, при малых перемещениях по пространству-времени эта величина сохраняется.

Теперь вернемся к ОТО. Как быть там? Там у нас имеется искривленное пространство-время. И это представляет собой трудности. Трудности в определении пераллельного переноса вектора (а значит и тензора, т.к. это объект более высокого порядка). Тем не менее, мы можем ввести так назывемые ковариантные производные. И тогда мы тоже получим закон: ковариантная производная тензора энергии импульса равна нулю.

Уравнения же Эйнштейна достаточно просты (это следствия из них сложны):

G=kT,

где T -- тензор энергии-импульса, а G -- гравитация (кривизна пространства-времени). k -- константа.

Если производная T равна нулю, то в этом случае и производная G тоже должна быть равна нулю. Это и будет некоторым аналогом закона сохранения энергии-импульса для гравитационного поля.

Да, конечно, существуют проблемы. Но эти проблемы связаны скорее с тем, что мы не можем ввести некий "аналог времени". И рассматривать его "однородность", как в класической физики. Отчасти поэтому есть сложности при квантовании гравитационного поля. Но я не слышал про создании вечного двигателя в ОТО. Если у Вас есть другие сведения, можете ими поделиться.

9 февраля  · 1,5 K
Прочитать ещё 3 ответа

Как и почему изменяются кинетическая и потенциальная энергия воды в водопаде?

Георгий Степико
Топ-автор
18,0K
Физик, тестировщик, студент-пилот, хоккеист-любитель. Santa Clara, California  · yandex.ru/q/loves/mamayaletal

Потенциальная энергия падает, потому что вода тоже падает. Кинетическая же энергия растёт, так как вода в падении набирает скорость. Причём, потеря в потенциальной энергии и приобретённая кинетическая численно равны.

Давайте будем рассматривать не весь водопад, а какой-то единичный объём воды. Какой-нибудь компактный. Стакан, например. Физика вообще любит объяснять явления на примерах, которых в жизни не бывает.

Вот и мы давайте представим, что в огромном водопаде мы каким-то волшебным способом можем отследить конкретный объём воды, который почему-то еще и перемещается компактно, а не перемешивается. Стакан воды без самого стакана. Просто неразрушимый шар воды объёмом один стакан. Красный. Это и будет наша модель, которая поможет нам понять суть явления, пусть даже с определёнными допущениями. Дальше на пальцах, потому что местный редактор текста не умеет в формулы, а набирать их где-то отдельно мне не с руки.

Итак, в нулевую секунду наш условный стакан воды покоится (исключительно для простоты) на самой вершине водопада, готовый рухнуть вниз. Его скорость (а равно и кинетическая энергия) равна нулю, но он находится на некоторой высоте, а потому обладает некоторой потенциальной энергией. Эту энергию даже можно рассчитать, потому как зависит она только от массы воды и, условно, высоты.

Теперь наш стакан воды начинает падать, набирая скорость и, соответственно, стремительно (всё падение займёт секунд шесть) снижаясь.

Потенциальная энергия прямо зависит от высоты, а потому при снижении потенциальная энергия нашего стакана будет уменьшаться.

Кинетическая энергия в свою очередь прямо зависит от квадрата скорости. Скорость падающей воды будет увеличиваться под действием ускорения свободного падения, а значит вслед за скоростью будет быстро расти и кинетическая энергия.

После несложных вычислений, которые я оставляю за кадром в качестве простого упражнения для любопытных, можно убедиться, что при падении с двухсотметрового вертикального водопада тела массой 200г. (примерно столько весит стакан воды) наберёт скорость около 62,63 м/с, а значит приобретёт кинетическую энергию около 392 кДж. Однако, за счёт того, что высота, на которой оно находится, стала меньше на 200 метров, то потенциальная энергия тоже станет меньше - как раз на эти же 392 кДж.

Само собой, в этих вычислениях мы пренебрегли всем, чем только можно. Это общая физика тоже очень любит. Однако, идея, я полагаю, понятна.

"Мама, я опять летал!" - из айтишников в пилоты. Посмотрим, что из этого выйдет.Перейти на yandex.ru/q/loves/mamayaletal
14 июля  · 2,5 K

Как можно измерить внутреннюю энергию тела?

Мы делаем технические науки понятными и интересными. Узнавай много нового вместе с нами :)  · youtube.com/channel/UC4hzxZsp8cuLROvcUkG59qQ

Смотря какие у нас есть исходные данные. Вопрос с подвохом. Исходить нужно из того, что внутренняя энергия складывается из всех кинетических и потенциальных энергий частиц, из которых состоит само тело. Измерить её в прямом понимании этого слова нельзя. Соответственно, проще всего зафиксировать изменение её при переходе из одного состояния в другое. Это можно назвать измерением.

Как изменяется внутренняя энергия вещества при переходе из твердого в газообразное?

Книги, звери и еда - это хобби навсегда.

Для перехода из твердого состояния в газообразное обычно требуется сперва расплавить вещество, затем нагреть его до температуры кипения, а затем испарить. Все три процесса требуют затрат энергии, которая идет на увеличение внутренней энергии вещества, так что при переходе вещества из твердого состояния в газообразное внутренняя энергия растет.

26 января 2019  · 3,6 K