Jakie są sposoby zmiany energii wewnętrznej. Sposoby zmiany energii wewnętrznej ciała

Energia wewnętrzna ciała nie jest jakąś stałą wartością: dla tego samego ciała może się zmieniać. Gdy temperatura wzrasta ciało, energia wewnętrzna ciała wzrasta wraz ze wzrostem średniej prędkości, a stąd energia kinetyczna cząsteczek tego ciała. Przeciwnie, gdy temperatura spada, energia wewnętrzna ciała maleje. Zatem energia wewnętrzna ciała zmienia się wraz ze zmianą prędkości ruchu jego cząsteczek. Jakie są sposoby na zwiększenie lub zmniejszenie tej prędkości? Przejdźmy do doświadczenia.

Cienkościenna mosiężna rurka jest przymocowana do stojaka (ryc. 181), do którego wlewa się trochę eteru, rurkę szczelnie zamyka się korkiem. Rura jest owinięta liną, a lina jest szybko przesuwana w jednym lub drugim kierunku. Po chwili eter zacznie się gotować, a jego opary wypchną korek. To doświadczenie pokazuje, że energia wewnętrzna eteru wzrosła: w końcu rozgrzał się, a nawet zagotował. Wzrost energii wewnętrznej nastąpił w wyniku pracy wykonanej podczas pocierania rurki liną.

Ciała nagrzewają się również podczas uderzeń, rozciągania i zginania, ogólnie podczas odkształcania. We wszystkich tych przypadkach, z powodu wykonanej pracy, energia wewnętrzna ciał wzrasta.

Więc energia wewnętrzna ciała można powiększyć o wykonując pracę nad ciałem. Jeśli praca jest wykonywana przez samo ciało, wówczas jego energia wewnętrzna maleje. Można to zaobserwować w następującym eksperymencie.

Weź grubościenne szklane naczynie, zamknięte korkiem. Przez specjalny otwór do naczynia pompowane jest powietrze, które zawiera parę wodną. Po pewnym czasie korek wyskakuje z naczynia (ryc. 182). W momencie, gdy korek wyskoczy, w naczyniu pojawia się mgła. Jego pojawienie się oznacza, że ​​powietrze w jednostce stało się zimniejsze (pamiętaj, że mgła pojawia się również na ulicy podczas porywistego chłodu).

Sprężone powietrze w naczyniu wypycha korek i działa. Wykonuje tę pracę kosztem swojej energii wewnętrznej, która jednocześnie maleje. Spadek energii oceniamy na podstawie ochłodzenia powietrza w naczyniu.

Energię wewnętrzną ciała można zmienić w inny sposób.

Wiadomo, że nagrzewa się czajnik z wodą stojący na kuchence, metalowa łyżka zanurzona w szklance gorącej herbaty, piec, w którym rozpala się ogień, oświetlony słońcem dach domu. We wszystkich przypadkach temperatura ciał wzrasta, co oznacza, że ​​wzrasta również ich energia wewnętrzna. Jak wytłumaczyć jego wzrost?

Jak na przykład ogrzewa się zimną metalową łyżeczkę zanurzoną w gorącej herbacie? Po pierwsze, prędkość i energia kinetyczna cząsteczek gorącej wody jest większa niż prędkość i energia kinetyczna zimnych cząstek metalu. W miejscach, w których łyżka styka się z wodą, cząsteczki gorącej wody przekazują część swojej energii kinetycznej zimnym cząsteczkom metalu. Dlatego prędkość i energia cząsteczek wody średnio spadają, a prędkość i energia cząstek metalu rosną: temperatura wody spada, a temperatura łyżki wzrasta - ich temperatury stopniowo się wyrównują. Wraz ze spadkiem energii kinetycznej cząsteczek spada woda i energia wewnętrzna całości wody w szklance, a energia wewnętrzna łyżki wzrasta.

Proces zmiany energii wewnętrznej, w którym na ciele nie jest wykonywana żadna praca, a energia jest przenoszona z jednej cząstki na drugą, nazywa się przenoszeniem ciepła. Tak więc energię wewnętrzną ciała można zmienić na dwa sposoby: praca mechaniczna lub przenoszenie ciepła.

Kiedy ciało jest już rozgrzane, nie możemy wskazać, w jaki z dwóch sposobów to zrobiono. Tak więc trzymając w dłoniach nagrzaną stalową igłę nie jesteśmy w stanie stwierdzić, w jaki sposób została ona nagrzana – poprzez pocieranie jej czy umieszczanie w płomieniu.

Pytania. 1. Podaj przykłady pokazujące, że energia wewnętrzna ciała wzrasta, gdy wykonuje się nad nim pracę. 2. Opisz doświadczenie pokazujące, że ciało może wykonać pracę dzięki energii wewnętrznej. 3. Podaj przykłady zwiększania energii wewnętrznej ciała poprzez wymianę ciepła. 4. Wyjaśnij wymianę ciepła na podstawie budowy molekularnej materii. 5. Na jakie dwa sposoby można zmienić energię wewnętrzną ciała?

Ćwiczenie.

Umieść monetę pięciokopiową na kawałku sklejki lub drewnianej deski. Dociśnij monetę do planszy i szybko nią przesuń, najpierw w jednym kierunku, potem w drugim. Zauważ, ile razy musisz przesunąć monetę, aby się rozgrzała, gorący. Wyciągnij wniosek na temat związku między wykonaną pracą a wzrostem energii wewnętrznej ciała.

Każde makroskopowe ciało ma energia ze względu na swój mikrostan. Ten energia zwany wewnętrzny(oznaczone u). Jest równa energii ruchu i interakcji mikrocząstek, z których składa się ciało. Więc, energia wewnętrzna gaz doskonały składa się z energii kinetycznej wszystkich jego cząsteczek, ponieważ ich interakcję w tym przypadku można pominąć. Dlatego to energia wewnętrzna zależy tylko od temperatury gazu ( ty~T).

Model gazu doskonałego zakłada, że ​​cząsteczki znajdują się w odległości kilku średnic od siebie. Dlatego energia ich interakcji jest znacznie mniejsza niż energia ruchu i można ją zignorować.

W rzeczywistych gazach, cieczach i ciałach stałych nie można pominąć interakcji mikrocząstek (atomów, cząsteczek, jonów itp.), ponieważ znacząco wpływa to na ich właściwości. Dlatego ich energia wewnętrzna składa się z energii kinetycznej ruchu termicznego mikrocząstek i energii potencjalnej ich oddziaływania. Ich energia wewnętrzna, poza temperaturą T, będzie również zależeć od głośności V, ponieważ zmiana objętości wpływa na odległość między atomami i cząsteczkami, aw konsekwencji na energię potencjalną ich wzajemnego oddziaływania.

Energia wewnętrzna jest funkcją stanu ciała, który jest określony przez jego temperaturęTi tom V.

Energia wewnętrzna jednoznacznie określona przez temperaturęT i objętość ciała V charakteryzująca jego stan:U=U(TELEWIZOR)

Do zmienić energię wewnętrzną ciał, konieczna jest rzeczywista zmiana albo energii kinetycznej ruchu termicznego mikrocząstek, albo energii potencjalnej ich interakcji (lub obu). Jak wiadomo, można to zrobić na dwa sposoby - poprzez wymianę ciepła lub w wyniku wykonania pracy. W pierwszym przypadku dzieje się tak z powodu przeniesienia pewnej ilości ciepła Q; w drugim - z tytułu wykonywania pracy A.

W ten sposób, ilość ciepła i wykonana praca miara zmiany energii wewnętrznej ciała:

Δ U=Q+A.

Zmiana energii wewnętrznej następuje z powodu określonej ilości ciepła oddanej lub odebranej przez ciało lub w wyniku wykonania pracy.

Jeśli ma miejsce tylko wymiana ciepła, to zmiana energia wewnętrzna występuje poprzez odbieranie lub wydzielanie określonej ilości ciepła: Δ U=Q. Podczas ogrzewania lub chłodzenia ciała jest to równe:

Δ U=Q = cm(T 2 - T 1) =cmΔT.

Podczas topienia lub krystalizacji ciał stałych energia wewnętrzna zmiany spowodowane zmianą energii potencjalnej oddziaływania mikrocząstek, ponieważ zachodzą zmiany strukturalne w strukturze materii. W tym przypadku zmiana energii wewnętrznej jest równa temperaturze topnienia (krystalizacji) ciała: Δ U-Q pl \u003dλ m, gdzie λ - ciepło właściwe topnienia (krystalizacji) ciała stałego.

Odparowanie cieczy lub kondensacja pary również powoduje zmianę energia wewnętrzna, które jest równe ciepłu parowania: Δ U=Q p =rm, gdzie r- ciepło właściwe parowania (kondensacji) cieczy.

Zmiana energia wewnętrzna ciało w wyniku wykonania pracy mechanicznej (bez wymiany ciepła) jest liczbowo równe wartości tej pracy: Δ U=A.

Jeśli zmiana energii wewnętrznej nastąpi w wyniku wymiany ciepła, toΔ U=Q=cm(T2 —T1),lubΔ U= Q pl = λ m,lubΔ U=Qn =rm.

Dlatego z punktu widzenia fizyki molekularnej: materiał z serwisu

Energia wewnętrzna ciała jest sumą energii kinetycznej ruchu termicznego atomów, cząsteczek lub innych cząstek, z których się składa, oraz energii potencjalnej interakcji między nimi; z termodynamicznego punktu widzenia jest to funkcja stanu ciała (układu ciał), który jest jednoznacznie określony przez jego makroparametry – temperaturęTi tom V.

W ten sposób, energia wewnętrzna jest energią układu, która zależy od jego stanu wewnętrznego. Składa się na nią energia ruchu termicznego wszystkich mikrocząstek układu (cząsteczek, atomów, jonów, elektronów itp.) oraz energia ich oddziaływania. Praktycznie niemożliwe jest określenie pełnej wartości energii wewnętrznej, dlatego obliczana jest zmiana energii wewnętrznej Δ ty, który występuje w wyniku wymiany ciepła i wykonywania pracy.

Energia wewnętrzna ciała jest równa sumie energii kinetycznej ruchu termicznego i energii potencjalnej oddziaływania wchodzących w jego skład mikrocząstek.

Na tej stronie materiały na tematy:

• Czy można jednoznacznie określić energię wewnętrzną ciała?

• Ciało ma energię

• Raport fizyczny o energii wewnętrznej

• Od jakich makroparametrów zależy energia wewnętrzna gazu doskonałego

• 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Tył do przodu

  Uwaga! Podgląd slajdu służy wyłącznie celom informacyjnym i może nie odzwierciedlać pełnego zakresu prezentacji. Jeśli jesteś zainteresowany tą pracą, pobierz pełną wersję.

  Cele Lekcji:

  • rozwijanie zainteresowań i zdolności uczniów na podstawie przekazywania im wiedzy i doświadczeń z działań poznawczych i twórczych;
  • rozumienie przez studentów tak ważnych pojęć jak energia, energia wewnętrzna, przenoszenie ciepła i jego rodzaje: przewodnictwo cieplne, promieniowanie, konwekcja;
  • kształtowanie wyobrażeń uczniów na temat podstawowych praw przyrody na przykładzie prawa zachowania energii.

  Zadania:

  • nabycie przez studentów wiedzy o energii wewnętrznej, sposobach jej zmiany, znajomość pojęć: przenoszenie ciepła, przewodnictwo cieplne, promieniowanie;
  • kształtowanie u uczniów umiejętności obserwacji zjawisk przyrodniczych, prowadzenia badań eksperymentalnych, wyciągania wniosków;
  • opanowanie przez studentów takich ogólnych pojęć naukowych, jak zjawisko naturalne, fakt ustalony empirycznie, wynik eksperymentu.

  Rodzaj lekcji:łączny.

  Dema:

  • transformacja energii mechanicznej (na przykładzie ruchu gumowej kulki i wahadła Maxwella);
  • przemiana energii mechanicznej w energię wewnętrzną (na przykład upadek ołowianej kuli na ołowianą płytkę);
  • zmiana energii wewnętrznej zgodnie z rysunkami 4 i 5 podręcznika (Peryshkin A.V. Physics-8), podgrzewanie monety w płomieniu świecy i pocieranie nią o drewnianą linijkę, podgrzewanie ołowiu uderzeniami młotka;
  • eksperymenty zgodnie z ryc. 6-9 w podręczniku (A. V. Peryshkin, Physics-8);
  • eksperymenty na ryc. 10.11 w podręczniku (Peryshkin A. V. Physics-8)
  • obserwacja konwekcji w gazach na przykładzie obserwacji przepływów konwekcyjnych od płonącej świecy w rzucie na oświetlony ekran;
  • pokaz lamp wykorzystujących zjawisko konwekcji;
  • ogrzewanie powietrza w radiatorze przez promieniowanie;
  • demonstracja zdolności absorpcyjnych różnych substancji.

  Podczas zajęć

  Uwaga:

  Materiały przedstawione w tej prezentacji obejmują kilka tematów ważnych dla dalszego badania zjawisk termicznych, są przeznaczone do wykorzystania na kilku lekcjach i przy wyjaśnianiu nowego tematu oraz z ogólnym powtórzeniem w klasie 8 oraz w badaniu fizyki molekularnej w klasie 10.

  Wskazane jest utrwalenie zdobytej wiedzy na ten temat na przykładach problemów, które są wystarczająco reprezentowane w zbiorach problemów z fizyki:

  • AV Peryszkin Zbiór problemów z fizyki klas 7-9, wyd. "Egzamin" M., 2013.
  • W I. Łukaszik, E.V. Iwanowa Zbiór zadań z fizyki kl. 7-9, wyd. „Oświecenie” JSC „Podręczniki moskiewskie”, M., 2001.
  • inny.

  Dlatego to prezentacja można wykorzystać częściowo i (lub) całkowicie na lekcji, w zależności od celów i celów tej lekcji. Na przykład podczas nauki nowego materiału.

  Wyjaśnienie nowego materiału:

  Rozpoczynając tworzenie pojęcia energii wewnętrznej, należy zachęcić uczniów do przypomnienia sobie tego, co wiedzą o energii mechanicznej ciał.

  Pytania do studentów:

  1. Kiedy mówi się, że ciała mają energię?
  2. Jakie są rodzaje energii mechanicznej?
  3. Jakie ciała mają energię kinetyczną i od czego ona zależy?
  4. Od czego zależy energia potencjalna ciała?
  5. Podaj przykłady przemian energii mechanicznej.

  (Slajdy 2-5)

  

  slajd 2

  
  

  slajd 3

  
  

  slajd 4

  

  slajd 5

  Powstanie pojęcia energii wewnętrznej opiera się na idei pozornego „naruszenia” zasady zachowania energii, gdy ołowiana kula zderza się z ołowianą płytką.

  Doświadczenie numer 1. Zderzenie ołowianej kuli z ołowianą płytką. Opierając się na „naruszeniu” prawa zachowania energii i badaniu stanu ołowianej kuli po uderzeniu, dochodzą do wniosku, że wszystkie ciała mają energię, którą nazywa się energią wewnętrzną (slajdy 6-8).

  

  Slajd 6

  
  

  Slajd 7

  
  

  Slajd 8

  Następnie należy wyjaśnić studentom różnicę między energią wewnętrzną a energią mechaniczną ciał. Ważne jest, aby stwierdzić, że energia wewnętrzna ciał nie zależy od energii mechanicznej ciała, ale zależy od temperatury ciała i stanu skupienia substancji. Innymi słowy, energia wewnętrzna ciała jest określona przez prędkość ruchu cząstek tworzących ciało i ich względne położenie.

  Kolejnym etapem badania nowego materiału jest badanie sposobów zmiany energii wewnętrznej ciała. Eksperymenty mogą wyraźnie wykazać, że możliwa jest zmiana energii wewnętrznej ciała podczas wykonywania pracy (nad ciałem i samym ciałem) oraz podczas wymiany ciepła.

  Są to następujące doświadczenia:

  1. Zmiana energii wewnętrznej poprzez wykonanie pracy nad ciałem.

  Doświadczenie numer 2. Pocieraj monetą o drewnianą linijkę, opierając dłonie o siebie. Studenci podsumowują: energia wewnętrzna ciała wzrosła.

  Doświadczenie numer 3. Weź krzemień powietrzny. Przy szybkim sprężaniu powietrze nagrzewa się tak mocno, że opary eteru w cylindrze pod tłokiem zapalają się. Studenci podsumowują: energia wewnętrzna ciała wzrosła.

  2. Zmiana energii wewnętrznej podczas wykonywania pracy przez samo ciało.

  Doświadczenie numer 4. W grubościennym szklanym naczyniu, zamkniętym korkiem, przez specjalny otwór pompujemy powietrze pompką. Po chwili korek wyleci z naczynia. W momencie, gdy korek wylatuje z naczynia, należy zwrócić uwagę uczniów na powstawanie mgły w szklanym naczyniu, co świadczy o spadku temperatury powietrza i pary wodnej w nim. Studenci podsumowują: energia wewnętrzna ciała zmniejszyła się.

  3. Zmiana energii wewnętrznej przez wymianę ciepła.

  Na podstawie doświadczeń z życia codziennego (łyżka zanurzona w gorącej herbacie nagrzewa się, wyłączone gorące żelazko w pokoju stygnie).

  Na podstawie wszystkich przykładów i eksperymentów wyciąga się ogólny wniosek: energia wewnętrzna ciała może się zmieniać (zwiększać lub zmniejszać) w czasie podczas wymiany ciepła tego ciała z otaczającymi go ciałami oraz podczas wykonywania pracy mechanicznej (slajd 9).

  

  Slajd 9

  Opisując mechanizmy i metody przekazywania ciepła należy zwrócić uwagę studentów na fakt, że przenoszenie ciepła odbywa się zawsze w określonym kierunku: od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze, co zasadniczo prowadzi uczniów do idei drugiej zasady termodynamiki.

  

  Slajd 10

  Rozważanie różnych rodzajów wymiany ciepła zaczyna się od przewodności cieplnej. Aby zbadać to zjawisko, rozważ doświadczenie numer 5 z ogrzewaniem metalowego pręta (patrz podręcznik Peryshkin A.V. Physics-8) Na podstawie wyników eksperymentu uczniowie ustalają fakt przenoszenia ciepła z jednej części ciała do drugiej i wyjaśniają go.

  Następnie wprowadzono pojęcie dobrych i złych przewodników ciepła. Wizualnie zademonstruj na prostym eksperymenty nr 6, nr 7, nr 8, opisane w podręczniku (A.V. Peryshkin Physics-8), różne przewodnictwo cieplne substancji i rozważ zastosowanie w technologii, życiu codziennym i naturze właściwości ciał na różne sposoby przewodzenia ciepła (slajd 11-13).

  

  slajd 11

  

  slajd 12

  

  slajd 13

  Badanie zjawiska konwekcji rozpoczyna się od sformułowania następującego stwierdzenia doświadczenie numer 9: probówkę wypełnioną wodą ogrzewa się na lampie alkoholowej w górnej części probówki. W tym samym czasie woda pozostaje zimna na dnie probówki i wrze na górze. Uczniowie doszli do wniosku, że woda jest słabym przewodnikiem ciepła. Jednak! Pytanie do uczniów: Jak podgrzewana jest woda np. w czajniku? Czemu?

  Odpowiedzi na te pytania uzyskamy, jeśli wykonamy następujące czynności doświadczenie numer 10: podgrzejemy kolbę z wodą od dołu na lampie alkoholowej, na dnie której umieszczony jest kryształ nadmanganianu potasu, barwiący prądy konwekcyjne.

  Aby zademonstrować zjawisko konwekcji w gazach, można użyć projektora i obserwować przepływy konwekcyjne pochodzące od płonącej świecy w projekcji na ekranie.

  Jako przykłady konwekcji w przyrodzie rozważa się powstawanie bryz dziennych i nocnych, aw technologii - powstawanie ciągu w kominach, konwekcję w ogrzewaniu wody, chłodzenie wodą silnika spalinowego (slajdy 14-15).

  

  Slajd 14

  
  

  slajd 15

  Koncepcję promieniowania jako jednego ze sposobów przekazywania ciepła można rozpocząć od postawienia pytania: „Czy energia Słońca może być przekazywana na Ziemię przez przewodnictwo cieplne? Konwekcja? Uczniowie dochodzą do wniosku, że nie, dlatego istnieje inny sposób przekazywania ciepła.

  Możesz kontynuować znajomość promieniowania, umieszczając doświadczenie numer 11 do ogrzewania radiatora podłączonego do manometru cieczy i umieszczonego w pewnej odległości z boku kuchenki elektrycznej

  Uczniom zadaje się pytanie: dlaczego powietrze w radiatorze nagrzewa się? W końcu przewodzenie ciepła i konwekcja są tutaj wykluczone. Powstaje problematyczna sytuacja, w wyniku której uczniowie dochodzą do wniosku, że w tym przypadku występuje szczególny rodzaj transmisji - promieniowanie - przenoszenie ciepła za pomocą niewidzialnych promieni.

  Następny doświadczenie numer 12 dowiedz się, że ciała o różnych powierzchniach mają różną zdolność pochłaniania energii. Do tego służy radiator, w którym jedna powierzchnia to błyszczący metal, druga jest czarna i chropowata.

  Na końcu wyjaśnienia można podać przykłady promieniowania w przyrodzie i technologii (slajdy 16-17).

  

  slajd 16

  
  

  Energia wewnętrzna i prace gazowe

  Podstawy termodynamiki

  Powtórzenie. Prawo zachowania całkowitej energii mechanicznej: całkowita energia mechaniczna układu zamkniętego, w którym nie działają siły tarcia (oporu), jest zachowana.

  System nazywa się Zamknięte jeśli wszystkie jego składniki oddziałują tylko ze sobą.

  Wykonywanie pracy i uwalnianie energii podczas procesów termodynamicznych wskazuje, że układy termodynamiczne mają margines energia wewnętrzna.

  Pod energia wewnętrzna systemy u w termodynamice rozumieją sumę energii kinetycznej ruchu wszystkie mikrocząsteczki układu(atomów lub cząsteczek) oraz energię potencjalną ich wzajemnego oddziaływania. Podkreślamy, że energia mechaniczna (energia potencjalna ciała podniesionego pod powierzchnię Ziemi i energia kinetyczna całego jego ruchu) nie jest wliczana do energii wewnętrznej.

  Doświadczenie pokazuje, że istnieją dwa sposoby na zmianę energii wewnętrznej układu - wykonanie mechanicznego praca nad systemem i wymiana ciepła z innymi systemami.

  Pierwszym sposobem zmiany energii wewnętrznej jest wykonanie pracy mechanicznej ORAZ" siły zewnętrzne nad układem lub sam układ nad ciałami zewnętrznymi A (A = -A"). Po wykonaniu pracy energia wewnętrzna układu zmienia się pod wpływem energii źródła zewnętrznego. Tak więc podczas pompowania koła rowerowego system nagrzewa się z powodu działania pompy, za pomocą tarcia nasi przodkowie byli w stanie zapalić się itp.

  Drugi sposób zmiany energii wewnętrznej układu (bez wykonywania pracy) to tzw wymiana ciepła (transmisja ciepła). Ilość energii otrzymanej lub oddawanej przez organizm w takim procesie nazywa się ilość ciepła i oznaczone ∆Q.

  Istnieją trzy rodzaje wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja, promieniowanie cieplne.

  Na przewodność cieplna ciepło jest przenoszone z ciała cieplejszego do ciała słabiej na skutek kontaktu termicznego między nimi. Wymiana ciepła może również zachodzić pomiędzy częściami ciała: z bardziej nagrzanej części do mniej nagrzanej bez przenoszenia cząstek tworzących ciało.

  Konwekcja- przenoszenie ciepła przez przepływy poruszającej się cieczy lub gazu z jednego obszaru zajmowanej przez nie objętości do drugiego. Podczas podgrzewania czajnika na kuchence przewodność cieplna zapewnia przepływ ciepła przez dno czajnika do dolnych (granicznych) warstw wody, jednak nagrzewanie wewnętrznych warstw wody jest właśnie wynikiem konwekcji, która prowadzi do mieszania wody podgrzanej i zimnej.

  promieniowanie cieplne- przenoszenie ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych. W tym przypadku nie dochodzi do mechanicznego kontaktu grzałki z odbiornikiem ciepła. Na przykład, gdy zbliżysz rękę na niewielką odległość do żarówki, poczujesz jej promieniowanie cieplne. Ziemia otrzymuje energię od Słońca również za sprawą promieniowania cieplnego.

  
  
  

  Ponieważ energia wewnętrzna u jest jednoznacznie określona przez parametry termodynamiczne układu, to jest funkcją stanu. W związku z tym zmiana energii wewnętrznej ΔU kiedy zmienia się stan układu (zmiana temperatury, objętości, ciśnienia, przejście ze stanu ciekłego w stan stały itp.) można znaleźć za pomocą wzoru

  ΔU=U2 - U1

  gdzie U 1 oraz U 2- energia wewnętrzna w stanie pierwszym i drugim. Zmiana energii wewnętrznej ΔU nie zależy od stanów pośrednich układu podczas takiego przejścia, ale jest określana tylko przez początkowe i końcowe wartości energii.

  Energia wewnętrzna I zasada termodynamiki.
  Suma energii kinetycznych chaotycznego ruchu wszystkich cząstek ciała względem środka masy ciała (cząsteczek, atomów) oraz energii potencjalnych ich wzajemnego oddziaływania nazywana jest energią wewnętrzną.
  Kinetyczny energia cząstek jest określona przez prędkość, co oznacza - temperatura ciało. Potencjał- odległość między cząstkami, co oznacza - tom. W konsekwencji: U=U (T,V) - energia wewnętrzna zależy od objętości i temperatury.	U=U(T,V)
  Dla gazu doskonałego: U=U(T) , ponieważ zaniedbujemy interakcję na odległość. jest energią wewnętrzną jednoatomowego gazu doskonałego. Energia wewnętrzna jest jednowartościową funkcją stanu (do dowolnej stałej) i jest zachowana w układzie zamkniętym. Odwrotność nie jest prawdą (!) - różne stany mogą odpowiadać tej samej energii. U - energia wewnętrzna N - liczba atomów - średnia energia kinetyczna K - stała Boltzmanna m - masa M - masa molowa R - uniwersalna stała gazowa Ρ gęstość v - ilość materii	Gaz doskonały:
  Eksperymenty Joule'a dowiodły równoważności pracy i ilości ciepła, tj. obie wielkości są miarą zmiany energii, można je mierzyć w tych samych jednostkach: 1 cal = 4,1868 J ≈ 4,2 J. Ta wartość to tzw. mechaniczny równoważnik ciepła.