Energia wewnętrzna
Energia wewnętrzna ( lub [a]) – w termodynamice jest to całkowita energia układu będąca sumą energii potencjalnej i kinetycznej makroskopowych części układu, energii kinetycznej cząsteczek, energii potencjalnej oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych itd.[2]
Wartość energii wewnętrznej jest trudna do ustalenia ze względu na jej złożony charakter. W opisie procesów termodynamicznych istotniejsza i łatwiejsza do określenia jest zmiana energii wewnętrznej, dlatego określając energię wewnętrzną układu pomija się te rodzaje energii, które nie zmieniają się w rozpatrywanym układzie termodynamicznym. Na przykład dla gazu doskonałego jedyną składową energii wewnętrznej, która może się zmieniać, jest energia kinetyczna cząsteczek gazu. Stąd zmiana energii wewnętrznej równa jest zmianie energii kinetycznej cząsteczek.
Energia wewnętrzna jest jednym z potencjałów termodynamicznych[3]. Według I zasady termodynamiki energia wewnętrzna stanowi jednoznaczną funkcję stanu, którą dla danej porcji gazu można wyrazić przez dowolne dwa parametry stanu, np. ciśnienie, temperaturę, objętość właściwą, entalpię, entropię i inne.
Związek z innymi wielkościami termodynamicznymi
O ile energię wewnętrzną trudno opisać prostym wzorem, który uwzględniałby wszystkie jej części, to ze względu na fakt, że większość jej składników pozostaje stała w przemianach gazowych, zmiana energii wewnętrznej może być zapisana równaniem:
gdzie:
- – temperatura (w kelwinach),
- – entropia,
- – ciśnienie,
- – objętość,
- – potencjał chemiczny -tego składnika,
- – liczba cząsteczek -tego składnika.
Ze wzorów tych wynika
- – temperatura,
- – ciśnienie,
Jednostką energii w układzie SI jest dżul [J].
W gazie doskonałym
W przypadku gazu doskonałego zmiana energii wewnętrznej równa jest zmianie energii kinetycznej cząsteczek i wyraża ją wzór
gdzie:
- – liczba moli gazu,
- – ciepło molowe przy stałej objętości,
- – zmiana temperatury gazu.
Zobacz też
Uwagi
Przypisy
- ↑ Witold Tomassi, Helena Jankowska: Chemia fizyczna. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1980, s. 18. ISBN 83-204-0179-8.
- ↑ Krzysztof Pigoń, Zdzisław Ruziewicz: Chemia fizyczna 1. Wyd. 6. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, styczeń 2007. ISBN 978-83-01-15054-9.
- ↑ energia wewnętrzna, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-12-20] .
Linki zewnętrzne
- LudwikL. Lehman LudwikL., Energia spoczynkowa czy wewnętrzna?, [w:] pismo „Delta”, deltami.edu.pl, czerwiec 2024, ISSN 0137-3005 [dostęp 2024-06-04] (pol.).
- SzymonS. Charzyński SzymonS., W obronie tradycyjnych wartości termodynamicznych, [w:] pismo „Delta”, deltami.edu.pl, czerwiec 2024, ISSN 0137-3005 [dostęp 2024-06-04] (pol.).
- GND: 4161800-2
- Britannica: science/internal-energy
- БРЭ: 1920845
- DSDE: indre_energi