
【化】 thermodynamic energy
熱力學能(Thermodynamic Energy)是熱力學系統的核心狀态函數,其英文對應詞為"internal energy"。根據《物理學大辭典》的定義,它指系統内所有微觀粒子(分子、原子等)的動能與勢能總和,符號記作U,國際單位制中單位為焦耳(J)。
該概念包含三個核心特性:
美國國家标準技術研究院(NIST)指出,熱力學能的變化量(ΔU)遵循熱力學第一定律: $$ ΔU = Q - W $$ 其中Q為系統吸收的熱量,W為對外做功。這一公式建立了能量守恒的數學表達,是工程熱力學計算的基礎依據。
在工程實踐中,熱力學能常用于分析封閉系統的能量轉換效率。例如在蒸汽輪機設計中,通過監測工質的内能變化可優化熱功轉換效率(參考《工程熱力學》第五版,高等教育出版社)。需要注意的是,熱力學能與"熱量"存在本質區别:前者是狀态量,後者是過程量。
熱力學能(Thermodynamic Energy),又稱内能(Internal Energy),是熱力學中的一個核心概念,指系統内部所有微觀粒子(如分子、原子)的動能、勢能以及其他微觀形式能量的總和。以下從多個角度詳細解釋其含義:
熱力學能是系統狀态函數,其大小僅由系統的當前狀态(如溫度、體積、物态)決定,與能量變化的具體路徑無關。主要包括:
根據熱力學第一定律(能量守恒定律),熱力學能的變化(ΔU)與系統吸收的熱量(Q)和外界對系統做的功(W)相關,公式為: $$ ΔU = Q + W $$ 其中:
焓(H = U + PV)是熱力學能的擴展概念,常用于等壓過程。兩者區别在于:
熱力學能是分析能量轉換的基礎,尤其在熱機效率、相變分析等領域起關鍵作用。其微觀本質體現了宏觀熱現象與分子運動的聯繫。
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