Energie interna

Conţinut

• Variația internă a energiei
• Exemple de energie internă
• Alte tipuri de energie

energie interna, în conformitate cu Primul Principiu al Termodinamicii, este înțeles ca fiind legat de mișcarea aleatorie a particulelor într-un sistem. Acesta diferă de energia ordonată a sistemelor macroscopice, asociată cu obiectele în mișcare, prin aceea că se referă la energia conținută de obiecte la scară microscopică și moleculară.

Asa de, un obiect poate fi complet odihnit și nu are energie aparentă (nici potențială, nici cinetică) și totuși poate fi plin de molecule în mișcare, deplasându-se la viteze mari pe secundă. De fapt, aceste molecule se vor atrage și se vor respinge reciproc în funcție de condițiile lor chimice și de factorii microscopici, chiar dacă nu există nicio mișcare observabilă cu ochiul liber.

Energia internă este considerată o cantitate extinsă, adică legată de cantitatea de materie dintr-un sistem de particule dat. Bine cuprinde toate celelalte forme de energie electric, cinetic, chimic și potențial conținut în atomii unei substanțe date.

Acest tip de energie este de obicei reprezentat de semn SAU.

Variația internă a energiei

energie interna sistemelor de particule pot varia, indiferent de poziția lor spațială sau forma dobândită (în cazul lichidelor și gazelor). De exemplu, atunci când se introduce căldură într-un sistem închis de particule, se adaugă energie termică care va afecta energia internă a întregului.

Dar cu toate acestea, energia internă este ofuncția de stare, adică nu se ocupă de variația care leagă două stări ale materiei, ci de starea inițială și finală a acesteia. Acesta este motivul pentru care calculul variației energiei interne într-un ciclu dat va fi întotdeauna zeroîntrucât starea inițială și starea finală sunt una și aceeași.

Formulările pentru calcularea acestei variații sunt:

ΔU = U_B - SAU_LA, unde sistemul a trecut de la starea A la starea B.

ΔU = -W, în cazurile în care se face o cantitate de lucru mecanic W, ceea ce duce la extinderea sistemului și la scăderea energiei sale interne.

ΔU = Q, în cazurile în care adăugăm energie termică care crește energia internă.

ΔU = 0, în caz de modificări ciclice ale energiei interne.

Toate aceste cazuri și altele pot fi rezumate într-o ecuație care descrie principiul conservării energiei în sistem:

ΔU = Q + W

Exemple de energie internă

1. Baterii. În corpul bateriilor încărcate este adăpostită o energie internă utilizabilă, datorită reacții chimice între acizi și metale grele din interior. Respectiva energie internă va fi mai mare atunci când sarcina sa electrică este completă și mai mică atunci când a fost consumată, deși în cazul bateriilor reîncărcabile această energie poate fi din nou mărită prin introducerea de electricitate din priză.
2. Gazele comprimate. Având în vedere că gazele tind să ocupe volumul total al containerului în care sunt conținute, deoarece energia lor internă va varia cu cât această cantitate de spațiu este mai mare și va crește atunci când este mai mică. Astfel, un gaz dispersat într-o cameră are mai puțină energie internă decât dacă îl comprimăm într-un cilindru, deoarece particulele sale vor fi forțate să interacționeze mai strâns.
3. Creșteți temperatura materiei. Dacă mărim temperatura, de exemplu, a unui gram de apă și a unui gram de cupru, ambele la o temperatură de bază de 0 ° C, vom observa că, în ciuda faptului că este aceeași cantitate de materie, gheața va necesita o cantitate mai mare de energie totală pentru a atinge temperatura dorită. Acest lucru se datorează faptului că căldura sa specifică este mai mare, adică particulele sale sunt mai puțin receptive la energia introdusă decât cele ale cuprului, adăugând căldura mult mai lent la energia sa internă.
4. Se agită un lichid. Când dizolvăm zahărul sau sarea în apă sau promovăm amestecuri similare, de obicei agităm lichidul cu un instrument pentru a promova o dizolvare mai mare. Acest lucru se datorează creșterii energiei interne a sistemului produsă de introducerea acelei cantități de muncă (W) oferită de acțiunea noastră, care permite o reactivitate chimică mai mare între particulele implicate.
5. Aburide apa. Odată ce apa este fiartă, vom observa că aburul are o energie internă mai mare decât apa lichidă din recipient. Acest lucru se datorează faptului că, în ciuda faptului că este același molecule (compusul nu s-a schimbat), pentru a induce transformarea fizică am adăugat o anumită cantitate de energie calorică (Q) în apă, inducând o agitație mai mare a particulelor sale.

Alte tipuri de energie