
【化】 molar internal energy
mol
【化】 mole
【化】 energy content; internal energy; internal energy function
摩尔内能(Molar Internal Energy)是热力学中描述单位摩尔物质内部总能量的物理量,属于强度性质。其定义为:在特定温度和压力下,1摩尔物质内部所有微观粒子(如分子、原子)的动能、势能及相互作用能的总和。该概念在统计热力学和工程热力学中具有核心地位,常用于封闭系统的能量守恒分析。
从物理意义看,摩尔内能包含三项微观贡献:
应用领域覆盖化工过程模拟、相变焓值计算以及燃料电池效率评估。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)建议采用符号$U_m$表示,单位制为kJ·mol⁻¹(千焦每摩尔)。参考《物理化学》(Atkins第11版)第3章,其微分表达式可写作:
$$
dUm = C{V,m}dT + left[ Tleft(frac{partial p}{partial T}right)_V - p right]dV_m
$$
主要参考文献包括《朗道理论物理学教程·统计物理学Ⅰ》关于能量微观构成的论述,以及麻省理工学院开放课程《热力学与动力学》对强度性质的系统性定义。
摩尔内能(Molar Internal Energy)是热力学中的一个重要概念,指单位物质的量(1摩尔)的物质所具有的内能。内能是系统内部所有微观粒子(分子、原子等)的动能和势能总和,而摩尔内能则是这一总量的强度性质(与物质的量无关,仅与状态有关)。
物理意义
摩尔内能反映了物质在特定状态(温度、体积、压力等)下的微观能量总和,包括分子热运动的动能和分子间相互作用的势能。
状态函数特性
摩尔内能是状态函数,仅取决于系统的当前状态(如温度、体积),与过程路径无关。其变化量通过热力学第一定律计算:
$$
Delta U = Q + W
$$
其中 ( Q ) 是系统吸收的热量,( W ) 是外界对系统做的功。
理想气体与实际情况
应用示例
若问题涉及具体物质的摩尔内能数值,需通过实验测定或查热力学数据表获取。对于更复杂的系统(如多组分混合物),需结合偏摩尔量理论分析。
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