ملتقى الفيزيائيين العرب - كلام في الفيزياء

الطاقة الداخلية

السلام عليكم

الطاقة الداخلية internal energy :
هي عبارة عن مجموع طاقتي الوضع و الحركة kinetic and potential energy
في الظروف العادية المحيطة بالجزئ ( اي الظروف العادية من الضغط و درجة الحرارة ) تكون internal energy هي طاقة انتقالية transmation energy . و الطاقة الانتقالية لابد ان يصاحبها انتقال لمركز الكتلة ( مركز الثقل center of mass )

________________

انواع الحركات التي تساهم في الطاقة الداخلية :
1- حركة انتقالية transimation motion : حتي تحدث لابد من انتقال مركز ثقل الجزئ
2- الحركة الاهتزازية vibration motion : تحدث عندما يهتز الجزئ حول موضع اتزانه
3- الحركة الدورانية rotational motion : تحدث عند دوران الجزئ
* و هناك ايضا extrim condition الحالة المثارة و التي تحدث عند درجات الحرارة العالية فتدخل
طاقة الاثارة في الطاقة الداخلية
* وايضا اذا تأثرت النواة فتدخل الطاقة النووية nuclear energy في الطاقة الداخلية
و في الغالب تتم الثلاث حركات في وقت واحد ولكن هناك ظروف تكون فيها حركة من هذه
الحركات غالبة , والمشاركة الاساسية تأتي من الحركة الانتقالية

_______________

درجات الحرية degree of fredom :
اولا بالنسبة للجزيئ احادي الذرة :
توجد ثلاث احتمالات للحركة في الجزيئ احادي الذرة و هي حركة في اتجاه x و حركة في اتجاه y و حركة في اتجاه z
و الجزئ احادي الذرة تحت الظروف العادية من ضغط و درجة حرارة تكون طاقته الاساسية طاقة انتقالية وذلك نتيجة حركة مركز الثقل

molecule energy = ( 3 transtimation ) × (1/2 ) kT

و لكن اذا كانت الظروف الخارجية شديدة مثل تسليط حرارة شديدة ( او ضوء شديد مثل الليزر ) في هذه الحالة يمكن ان تحدث اثارة للالكترونات فتنتقل الي مدار اعلي , فتكون الطاقة الداخلية عبارة عن طاقة انتقالية + طاقة اثارة
اما اذا كان التأثير شديد للغاية ( مثل تسليط اشعة جاما ) في هذه الحالة تثار النواة , و بذلك تكون الطاقة الداخلية عبارة عن طاقة انتقالية + طاقة اثارة + طاقة نووية
ثانيا بالنسبة للجزئ ثنائي الذرة :
الجزئ ثنائي الذرة عبراة عن جزئ مكون من ذرتين , وفي الميكانيكا نتصور الرابطة بين الذرتين علي شكل حلزوني ( مثل الزنبرك )
في الطروف العادية ستكون هناك نوعين من الحركة : حركة انتقالية و حركة دورانية
و كما قلنا ان هناك ثلاث درجات حرية للحركة الانتقالية
ايضا يوجد درجتان للحرية للحركة الدورانية , ( ويمكنك التأكد من ذلك بنفسك )
اذن

molecule energy = ( 1/2) kt × 5 = 5/2 × kT

اما الحركة الاهتزازية يكون لها درجة حرية واحدة , ولكن في حالة خاصة يكون لها درجتان وذلك في حالة الزنبرك والذي لا يكون حر الحركة فتكون هناك درجة حرية اخري ( درجة حرية لطاقة الحركة و درجة اخري للطاقة الوضع )
اذن الطاقة الجزئ بالنسبة للحركة الاهتزازية = kT = 2 × (1/2) kt
و بذلك تكون طاقة الجزئ ثنائي الذرة في الظروف العادية

moleculee energy = [ 3 ( transition ) + 2 (rotion ) + 2 ( vibration ) ] × (1/2).kT
ــــــــــــــــــــــــــــ

و اكتفي بهذا القدر و اترك المناقشة للاخوة للاعضاء