Inre energi

Innehåll

• Intern energivariation
• Exempel på intern energi
• Andra typer av energi

De inre energi, enligt termodynamikens första princip, förstås det som det kopplat till den slumpmässiga rörelsen av partiklar i ett system. Den skiljer sig från den ordnade energin i makroskopiska system, associerad med rörliga objekt, genom att den hänvisar till den energi som finns i objekt i mikroskopisk och molekylär skala.

Så, ett föremål kan vara helt i vila och saknar uppenbar energi (varken potentiellt eller kinetiskt), och ändå vara full av rörliga molekyler, rör sig med höga hastigheter per sekund. Faktum är att dessa molekyler kommer att attrahera och stöta varandra beroende på deras kemiska förhållanden och mikroskopiska faktorer, även om det inte finns någon observerbar rörelse för blotta ögat.

Intern energi anses vara en omfattande mängd, det vill säga relaterad till mängden materia i ett givet partikelsystem. Väl omfattar alla andra energiformer elektriska, kinetiska, kemiska och potentiella i atomerna för ett givet ämne.

Denna typ av energi representeras vanligtvis av tecknet ELLER.

Intern energivariation

De inre energi av partikelsystem kan variera, oavsett deras rumsliga position eller förvärvade form (i fallet med vätskor och gaser). Till exempel, när man introducerar värme till ett slutet system av partiklar, tillsätts termisk energi som påverkar den inre energin i helheten.

Men hursomhelst, intern energi är enstatusfunktion, det vill säga det handlar inte om variationen som förbinder två tillstånd av materia, utan till det initiala och slutliga tillståndet för den. Det är därför beräkningen av förändringen i intern energi i en given cykel kommer alltid att vara nolleftersom det initiala tillståndet och det slutliga tillståndet är samma.

Formuleringarna för att beräkna denna variation är:

AU = U_B - ELLER_TILL, där systemet har gått från tillstånd A till tillstånd B.

ΔU = -W, i fall där en mängd mekaniskt arbete W utförs, vilket resulterar i expansion av systemet och minskning av dess inre energi.

ΔU = Q, i de fall då vi adderar värmeenergi som ökar den inre energin.

ΔU = 0, i fall av cykliska förändringar i intern energi.

Alla dessa fall och andra kan sammanfattas i en ekvation som beskriver principen för energibesparing i systemet:

AU = Q + W

Exempel på intern energi

1. Batterier. I de laddade batteriernas kropp finns en användbar intern energi tack vare kemiska reaktioner mellan syrorna och tungmetallerna inuti. Nämnda interna energi kommer att vara större när dess elektriska belastning är fullständig och mindre när den har förbrukats, även om det gäller uppladdningsbara batterier kan denna energi ökas igen genom att införa el från uttaget.
2. Komprimerade gaser. Med tanke på att gaser tenderar att uppta den totala volymen av behållaren i vilken de finns, eftersom deras inre energi kommer att variera eftersom denna mängd utrymme är större och kommer att öka när den är mindre. Således har en gas som är spridd i ett rum mindre inre energi än om vi komprimerar den i en cylinder, eftersom dess partiklar kommer att tvingas interagera närmare.
3. Öka temperaturen på materien. Om vi ​​ökar temperaturen på till exempel ett gram vatten och ett gram koppar, båda vid en bastemperatur på 0 ° C, kommer vi att märka att trots att det är samma mängd materia kommer isen att kräva en större mängd total energi för att nå önskad temperatur. Detta beror på att dess specifika värme är högre, det vill säga dess partiklar är mindre mottagliga för den energi som införs än de av koppar, vilket tillför värme mycket långsammare till dess inre energi.
4. Skaka en vätska. När vi löser upp socker eller salt i vatten eller främjar liknande blandningar, skakar vi vanligtvis vätskan med ett instrument för att främja en större upplösning. Detta beror på ökningen av den inre energin i systemet som produceras genom införandet av den mängd arbete (W) som tillhandahålls av vår åtgärd, vilket möjliggör en större kemisk reaktivitet mellan de inblandade partiklarna.
5. Ångaav vatten. När vattnet är kokt märker vi att ångan har högre inre energi än det flytande vattnet i behållaren. Detta beror på att trots att det är detsamma molekyler (föreningen har inte förändrats), för att inducera den fysiska transformationen har vi tillsatt en viss mängd kalori energi (Q) till vattnet, vilket inducerar en större omrörning av dess partiklar.

Andra typer av energi