系统储存能

系统储存能分为两部分:(1)一部分取决于系统本身(内部)的状态,它与系统内工质的分子结构及微观远动形式有关,统称为内能(或内储存能);(2)另一部分取决于系统工质与外力场的相互作用(如重力位能)及以外界为参考坐标的系统宏现运动所具有的能量(宏现动能),这两种能量统称为外储存能。[1]

(1)气体内能

内能是气体内部所具有的分子动能与分子位能的总和。1)分子动能包括分子直线运动的动能、分子旋转运动的动能、分子内部原子和电子的振动能,分子动能又叫气体分子的内能,气体温度越高内动能就越大。2)分子位能是指,气体内部因克服分子之间的作用力所形成的分子位能,也称作气体的内位能;分子位能的大小与分子间的距离有关,亦即与气体的比容有关。1kg气体的内能的表达式如下:

气体内能 公式

对于理想气体,因分子间不存在相互作用力(内位能为零),内能表达如下:

理想气体 内能

式中,u为内能,T为热力学温度,v为气体比容。

(2)外存储能

外存储能包括宏观动能和重力位能,表示如下:

宏观动能

重力位能

式中,Ek为宏观动能,Ep为重力势能,m为物体质量,c为物体宏观运动速度,g为重力加速度,z为物体相对于系统外参考坐标系的高度。

 

参考资料:
[1] 廉乐明, 谭羽非, 吴家正. 工程热力学(第五版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007.

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