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Termodinâmica.
Transformação de energia

Energia térmica I combustão.
Efeitos da termodinâmica

Entropia

Energia interna

Energia interna

Em termodinâmica,   energia interna é a energia total que um sistema termodinâmico contém. É a energia necessária para criar o sistema.

De acordo com esta definição, está excluído:

  • energia para deslocar o ambiente do sistema
  • qualquer energia relacionada a campos de força externos (energia potencial, energia gravitacional etc.)
  • qualquer energia associada ao movimento (por exemplo, energia cinética).

A energia interna de um sistema pode ser modificada trabalhando nele ou aquecendo-o (fornecendo energia térmica).

A primeira lei da termodinâmica postula que o aumento da energia interna é igual ao calor total adicionado mais o trabalho realizado pelo meio ambiente. De acordo com este princípio da termodinâmica: se o sistema estiver isolado, sua energia interna permanecerá constante.

A energia interna é uma função de estado do sistema, pois seu valor depende apenas do estado atual do sistema e não do caminho escolhido para alcançá-lo. É uma propriedade extensa.

Unidades de medida de energia interna

A unidade de medida, de acordo com o Sistema Internacional, é julho (J).

Às vezes, energia interna específica é discutida. É a energia interna por unidade de massa; sua unidade é J / kg. Você também pode definir a propriedade de energia molar interna intensiva, que expressa a energia interna em relação à quantidade de substância; suas unidades são J / mol.

O que são energia cinética e energia potencial interna?

Energia interna é a soma de dois tipos diferentes de energia:

  • energia cinética interna.
  • a energia potencial interna.

Energia cinética interna

A energia cinética interna é a soma das energias cinéticas de cada elemento de um sistema em relação ao seu centro de massa.

A energia cinética interna é causada pelo movimento das partículas do sistema (translações, rotações e vibrações).

Energia potencial interna

Energia potencial interna é a energia potencial associada a cada uma das interações desses elementos.

A energia potencial interna está associada aos constituintes estáticos da matéria, a energia eletrostática dos átomos dentro das moléculas ou cristais, e também inclui a energia estática das ligações químicas.

Energia interna do gás ideal

A termodinâmica geralmente usa o conceito de gás ideal. É uma aproximação dos sistemas reais usados ​​para fins educacionais.

O gás ideal é um gás de partículas consideradas como objetos pontuais que interagem apenas por colisões elásticas. Eles preenchem um volume tal que sua corrida livre média entre colisões é muito maior que seu diâmetro. Tais sistemas são aproximados por gases monatômicos, hélio e outros gases nobres. Aqui a energia cinética consiste apenas na energia translacional dos átomos individuais. As partículas monoatômicas não giram ou vibram e não são eletronicamente excitadas com energias mais altas, exceto em temperaturas muito altas.

Portanto, mudanças na energia interna de um gás ideal só podem ser descritas por mudanças na sua energia cinética. A energia cinética é simplesmente a energia interna do gás perfeito e depende completamente de sua pressão, volume e temperatura termodinâmica.

A energia interna de um gás ideal é proporcional à sua massa (número de moles) e à sua temperatura T

U = c · n · T

onde c é o calor específico sem dimensão com volume constante de gás. A energia interna pode ser escrita em função das três propriedades extensas S, V, n (entropia, volume, massa) da seguinte maneira.

Energia interna em função da entropia, volume e massa

onde const é uma constante positiva arbitrária e onde R é a constante de gás universal.

Como é medida a energia interna?

A medição direta não é possível.

Variação de energia interna

Por contras, sua variação pode ser medida. Essa alteração pode ser encontrada medindo energia térmica, energia luminosa ou energias semelhantes transmitidas dos limites de energia interna para o ambiente ou calculando a quantidade de trabalho realizado pelo sistema ou o trabalho realizado no sistema.

A variação da energia interna é expressa por ΔU.

  • Um sistema de energia de absorção ocorre quando um aumento na energia doméstica. A energia interna pode ser aumentada trabalhando no sistema.
  • A energia interna diminui quando o sistema emite energia ou trabalha.

Mudanças na energia térmica de um sistema termodinâmico

O sistema não possui realmente energia térmica. É transferido para o meio na forma de energia térmica. Nos casos em que ocorre uma mudança na energia interna do sistema devido à transferência de energia térmica, uma parcela muito pequena é alterada.

Quando um sistema termodinâmico transfere energia térmica para outro sistema, além de variar a energia interna, os dois sistemas podem sofrer alterações em outras variáveis ​​de estado:

  • A pressão.
  • O volume
  • A temperatura
  • A entalpia.
  • Entropia.
  • ...
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Data de publicação: 4 de abril de 2017
Última revisão: 3 de maio de 2020