Unutrašnja energija

 

Fizika kao nauka proučava osnovne osobine materije, njenu građu, kao i promene oblika u kojima materija može da se javi. Postoji mnogo supstanci različitih svojstava, na primer:

a) staklo – providno i krto,

b) čelik – neprovidan i čvrst,

c) bakar – dobar provodnik,

d) keramika – loš provodnik.

Od davnih vremena, ljudi su pokušavali da shvate kakva je unutrašnja struktura supstance. Na primer, grumen kuhinjske soli može se razbiti u sitne delove, ili se kap vode može raspršiti u još sitnije kapljice. Međutim, to sitnjenje ima svoj kraj. Najmanji delići koji još zadržavaju sve osobine originalne supstance zovu se molekuli. Oni se sastoje od još sitnijih delića – atoma. Atom je najsitniji delić nekog hemijskog elementa koji još ima hemijski karakter tog elementa i koji se ne može hemijskim putem dalje razložiti.

Između molekula uvek postoji prazan prostor – međumolekularni prostor (različit je za različite molekule). Molekuli svih tela u neprekidnom su kretanju, tokom kojeg se stalno međusobno sudaraju. Kretanje molekula je posledica mnogobrojnih međusobnih sudara, a pošto se to kretanje vrši u telima, naziva se unutrašnje kretanje, a odgovarajuća energija – unutrašnja energija. Što je kretanje molekula brže, to je unutrašnja energija veća. Unutrašnja energija je zbir kinetičke i potencijalne energije uzajamnog delovanja svih molekula (atoma i drugih mikročestica) tela. Ona se sastoji od energije translatornog i obrtnog kretanja molekula, energije oscilatornog kretanja atoma unutar molekula, potencijalne energije usled dejstva međumolekularnih sila, energije unutaratomskog dejstva itd. Molekuli se u svom haotičnom kretanju međusobno privlače i odbijaju, udaraju o zidove prepreke (suda u kojem se nalaze) i nastavljaju kretanje. Tom prilikom između molekula dolazi do intenzivne razmene energije: molekuli koji imaju veću brzinu predaju deo energije molekulima sa manjom brzinom. Spoljašnjim uticajima (zagrevanjem ili hlađenjem tela, na primer) unutrašnja energija može da se poveća ili smanji.

 

Toplotne pojave

Postoji više vrsta toplotnih pojava, kao što su:

1) topljenje,

2) očvršćavanje,

3) zagrevanje,

4) hlađenje.

Karakteristične veličine koje opisuju toplotne pojave jesu:

1) unutrašnja energija,

2) temperatura,

3) količina toplote.

Da bi se objasnilo toplotno kretanje, potrebno je razmotriti nevidljivi svet mikročestica. Tri agregatna stanja iste supstance (čvrsto, tečno i gasovito) razlikuju se samo po uzajamnom dejstvu molekula. U čvrstom telu molekuli su stalno u istom položaju. Toplotno kretanje se ogleda samo u neprekidnom oscilovanju molekula oko položaja ravnoteže. Tečno stanje karakterišu molekuli koji su u neprekidnom haotičnom toplotnom kretanju, ali nemaju punu slobodu, „stešnjeni” su uvek istim, susednim molekulima. Gasovito stanje je primer potpunog nereda u uzajamnom položaju i kretanju čestica.