Energia wewnętrzna

Skocz do: nawigacji, szukaj

Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub Ew) - w termodynamice - całkowity zasób energii układu stanowiący sumę energii oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych układu, a także energii ruchu cieplnego cząsteczek oraz wszystkich innych rodzajów energii występujących w układzie.

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. 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. Wynika stąd, że gdy energia wewnętrzna gazu pozostaje stała, nie zmienia się również temperatura gazu doskonałego.

Jest jednym z parametrów (potencjałów termodynamicznych). Według I zasady termodynamiki energia wewnętrzna stanowi jednoznaczną funkcję stanu, którą dla gazu można wyrazić przez dowolne dwa parametry stanu, np. ciśnienie, temperatura, objętość właściwa, entalpia, entropia i inne.

[edytuj] Związek z innymi wielkościami termodynamicznymi

U=TS-pV+ \sum_{i=1}^{N}{\mu_i N_i}
dU=TdS-pdV+\sum_{i=1}^{N}{\mu_i dN_i}

gdzie

T - temperatura (w skali Kelvina),
S - entropia,
p - ciśnienie,
V - objętość,
Ni - liczba cząsteczek i-tego składnika.

Ze wzorów tych wynika

T = \left( \frac{\partial U}{\partial S} \right)_{p,N_1,\dots,N_N} - temperatura


p = - \left( \frac{\partial U}{\partial V} \right)_{V,N_1,\dots,N_N} - ciśnienie


\mu_i = \left( \frac{\partial U}{\partial N_i} \right)_{p,N_1,N_{j \neq i},N_N} - potencjał chemiczny

Jednostką energii w układzie SI jest dżul (J).

[edytuj] Zobacz też