Akkurat nå er 188 pålogget.

Fysikk

Indre potensiell energi

05. september kl. 19:12 av mattenøtta - Nivå: Vgs

Hei!

Jeg har litt problemer med å formulere hva potensiell energi er og hvordan det fungerer. Jeg vet at det har med kjemiske bindinger å gjøre, men er det bare det? Når man sier at det virker krefter mellom molekyler og at det er disse kreftene som gjør at molekylene har potensiell energi i forhold til hverandre, kommer dette da av åtteregelen (kjemi), ioneladninger og frastøtingskrefter på grunn av like ladninger? Hadde vært fint med en nøye forklaring, selv om jeg ikke helt presiserer hva jeg ikke skjønner hehe :-)


Brukbart svar (0)

Svar #1
05. september kl. 23:08 av Sigurd

Dette er et litt komplisert tema, og er nesten verdt et helt studie i seg selv. På videregående presenteres det derfor bare helt overflatisk. Jeg kan ikke all verden om kjemien og de grunleggende prinsippene bak f.eks. åtteregelen, men jeg kan jo gjøre et forsøk på å peke på noen veier du kanskje kan utforske videre.

Nå vi snakker om ideell gass, antar vi at det ikke finnes noen form for bindinger mellom partiklene. Da er partiklene som små biljardkuler. De "klinker" kanskje borti hverandre, men ellers farer de bare rundt omkring. Da er det kun indre kinetisk energi i gassen (energi fordi partiklene beveger seg). Det er denne man som regel bruker når man regner på termisk fysikk, fordi det er så enkelt, og fordi det gir en helt grei tilnærming i mange tilfeller. (Noen ganger lager vi modeller for faste stoffer der vi ser på elektroner i f.eks. et metall som en ideell gass - som bare svirrer rundt i en sky uten å være påvirket av hverandre eller atomkjernen, og en slik modell fungerer bra i noen sammenhenger, søk "fri elektronmodell" for mer info)

Men det kan også være indre potensiell energi i en gass. Da er det ikke lenger en ideell gass. En gassmodell som tar høyde for tiltrekninger mellom partikler (og dermed indre potensiell energi) er van der waals-gass (du kan søke å se om du finner noe info på nett).

Enkelt sagt, kan vi si at "biljardkulene"/partiklene har litt ladning, og dermed vil de også tiltrekke/frastøte hverandre (se for deg magnetkuler som tiltrekker/frastøter hverandre litt, men som holder seg passe langt fra hverandre fordi de beveger seg så fort). Når det virker krefter, kan disse kreftene potensielt gjøre arbeid, det går altså med litt energi for å holde partiklene i en viss posisjon i forhold til hverandre. La oss gjøre en sammenlikning: Satellitter som beveger seg rundt jorda har (gravitasjonell) potensiell energi, fordi de er så høyt oppe, men de vil også ha kinetisk energi fordi de beveger seg rundt. Litt tilsvarende kan vi si det blir med partikler i en gass (eller elektroner i en krystall), men da er det gjerne elektrisk potensiell energi (den gravitasjonelle tiltrekningen mellom partiklene blir så liten at vi kan se bort fra dem). Rundt elektroner er det elektriske felt (akkurat som det er gravitasjonsfelt rundt jorda), og det gjør at partiklene tiltrekker/frastøter hverandre – det blir potensiell energi ved at de er i nærheten av hverandre.

Ofte brukes en tilnærming om at det er koplet fjærer ("harmoniske oscillatorer") mellom partiklene. Så kan du tenke deg at fjærene er litt presset sammen. Da er det lagret litt energi i fjærene – indre potensiell energi. (Du kan søke opp harmonisk oscillator og se om du finner litt mer info om dette)

Når det kommer til bindingsenergier, så er det mange former. Dette er et veldig infløkt område, jeg kan ikke nok om kjemien som faktisk ligger bak. Men det handler kort sagt om at partiklene bindes sammen for å oppnå en lavest mulig energitilstand (her inngår både kvantefysikk, kjemi, åtteregler osv., og det finner ulike forklaringsmodeller). Bindinger som holder atomer sammen slik at det blir et nytt stoff, kaller vi kjemisk energi – brytes disse bindingene får vi nye stoffer i gassen vår (f.eks. hvis vann blir til hydrogen og oksygen). Men det er ikke dette som er potensiell indre energi. Derimot, hvis vannmolekylene er de samme, men endrer litt på posisjonene seg imellom, eller at atomene "vibrerer" som om de har fjærer mellom seg, da har dette med potensiell energi å gjøre.

I tillegg har partiklene i seg selv energi ved at de har masse. Men dette er knyttet til relativitetsteori og holdes gjerne utenfor.

Håper jeg ikke nå gjorde vondt verre. Kanskje noen andre vil korrigere eller utfylle meg – men la oss gjøre det enkelt og si at indre kinetisk energi har med hvordan partiklene i en gass beveger seg, mens indre potensiell energi har med hvordan partiklene er plassert i forhold til hverandre og evt. ladninger de har.


Skriv et svar til: Indre potensiell energi

Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no? Klikk her for å registrere deg.