Termodinâmica.
Transformação de energia

Energia térmica I combustão.
Efeitos da termodinâmica

Entropia

Energia interna

Energia interna

Em termodinâmica, a energia interna é a energia total contida em um sistema termodinâmico.

A energia interna é a energia necessária para criar o sistema. De acordo com esta definição, é excluído da energia interna do energia para mover o ambiente do sistema, qualquer energia em campos relacionados força externa (energia potencial, energia gravitacional, etc.) ou qualquer energia associada com movimento (por exemplo, a energia cinética) .

A energia interna de um sistema pode ser modificada exercitando-se um trabalho sobre ele ou aquecendo-o (fornecendo energia térmica). Se olharmos para a primeira lei da termodinâmica, vemos que isso postula que o aumento da energia interna é igual ao calor total somado ao trabalho feito pelo ambiente. Se o sistema estiver isolado, sua energia interna permanecerá constante.

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

Um exemplo para entender o que é energia interna que encontramos em armas nucleares. A energia liberada pelas armas nucleares é uma parte muito pequena da sua energia interna. No entanto, eles emitem uma tremenda energia e têm grande devastação.

Energia cinética interna e energia potencial interna

A energia interna é a soma de dois tipos diferentes de energia: a energia cinética interna e a energia potencial interna.

A energia cinética interna é a soma das energias cinéticas de cada elemento de um sistema em relação ao seu centro de massas. A energia cinética interna é causada pelo movimento das partículas do sistema (translações, rotações e vibrações).

A energia interna potencial é a energia potencial associada a cada uma das interações desses elementos. A energia potencial interna está associada aos constituintes estáticos da matéria, à energia eletrostática dos átomos dentro das moléculas ou cristais e à energia estática das ligações químicas.

Energia interna do gás ideal

A termodinâmica geralmente usa o conceito de gás ideal. Este conceito é uma aproximação dos sistemas reais utilizados para fins didáticos.

O gás ideal é um gás de partículas consideradas objetos pontuais que interagem apenas por colisões elásticas e preenchem um volume de tal forma que o seu deslocamento livre médio 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 de tradução dos átomos individuais. As partículas monatômicas não giram ou vibram, e não são excitadas eletronicamente em altas energias, exceto em altas temperaturas.

Portanto, mudanças de energia interna em um gás ideal só podem ser descritas por mudanças em 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) n e sua temperatura T

U = c · n · T

onde c é a capacidade de calor (em volume constante) do gás. A energia interna pode ser escrita em termos das três propriedades extensivas S, V, n (entropia, volume, massa) como segue

Energia interna em termos de entropia, volume e massa

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

Mudança na energia interna

Medição direta de energia interna não é possível, mas a mudança na energia interna pode ser medida. Esta mudança pode ser encontrada medindo energia térmica, energia luminosa ou energias similares transmitidas dos limites da energia interna para o ambiente, ou calculando a quantidade de trabalho feito pelo sistema ou o trabalho realizado no sistema. A mudança na energia interna é expressa por ΔU.

    O sistema de uma energia de absorção ocorre quando um aumento da energia doméstica. A energia interna pode ser aumentada fazendo-se o trabalho no sistema.
  • A energia interna diminui quando o sistema emite energia ou funciona.

Alterações na energia térmica de um sistema termodinâmico

O sistema realmente não tem energia térmica; A energia interna é transferida 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 porção muito pequena da energia interna muda.

Quando um sistema termodinâmico transfere energia térmica para outro sistema, além de variar a energia interna, os dois sistemas podem sofrer alterações em suas outras variáveis de estado (pressão, volume, temperatura, entalpia, entropia ...)

Unidades de medida de energia interna

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

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

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Última revisão: 4 de abril de 2017