
【化】 molar internal energy
mol
【化】 mole
【化】 energy content; internal energy; internal energy function
摩爾内能(Molar Internal Energy)是熱力學中描述單位摩爾物質内部總能量的物理量,屬于強度性質。其定義為:在特定溫度和壓力下,1摩爾物質内部所有微觀粒子(如分子、原子)的動能、勢能及相互作用能的總和。該概念在統計熱力學和工程熱力學中具有核心地位,常用于封閉系統的能量守恒分析。
從物理意義看,摩爾内能包含三項微觀貢獻:
應用領域覆蓋化工過程模拟、相變焓值計算以及燃料電池效率評估。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)建議采用符號$U_m$表示,單位制為kJ·mol⁻¹(千焦每摩爾)。參考《物理化學》(Atkins第11版)第3章,其微分表達式可寫作:
$$
dUm = C{V,m}dT + left[ Tleft(frac{partial p}{partial T}right)_V - p right]dV_m
$$
主要參考文獻包括《朗道理論物理學教程·統計物理學Ⅰ》關于能量微觀構成的論述,以及麻省理工學院開放課程《熱力學與動力學》對強度性質的系統性定義。
摩爾内能(Molar Internal Energy)是熱力學中的一個重要概念,指單位物質的量(1摩爾)的物質所具有的内能。内能是系統内部所有微觀粒子(分子、原子等)的動能和勢能總和,而摩爾内能則是這一總量的強度性質(與物質的量無關,僅與狀态有關)。
物理意義
摩爾内能反映了物質在特定狀态(溫度、體積、壓力等)下的微觀能量總和,包括分子熱運動的動能和分子間相互作用的勢能。
狀态函數特性
摩爾内能是狀态函數,僅取決于系統的當前狀态(如溫度、體積),與過程路徑無關。其變化量通過熱力學第一定律計算:
$$
Delta U = Q + W
$$
其中 ( Q ) 是系統吸收的熱量,( W ) 是外界對系統做的功。
理想氣體與實際情況
應用示例
若問題涉及具體物質的摩爾内能數值,需通過實驗測定或查熱力學數據表獲取。對于更複雜的系統(如多組分混合物),需結合偏摩爾量理論分析。
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