Energie internă

Potențiale termodinamice
Energie internă	${\displaystyle U\left(S,V,N\right)\,}$
Entalpie	${\displaystyle H\left(S,p,N\right)\,}$
Energie liberă	${\displaystyle F\left(T,V,N\right)\,}$
Entalpie liberă	${\displaystyle G\left(T,p,N\right)\,}$
modifică

Energia internă este o funcție de stare a unui sistem termodinamic. Variația energiei interne într-o transformare termodinamică este egală cu energia transferată către sistem în cursul transformării, sub formă de lucru mecanic și căldură.

Energia internă, notată de obicei U (uneori E) corespunde energiei intrinseci a unui sistem fizic sau chimic, evidențiabilă la scară micro-scopică prin mișcarea particulelor microscopice (molecule, atomi, etc.) care compun sistemul.

${\displaystyle U=\sum E_{\text{cin,micro}}+\sum E_{\text{pot,micro}}}$

Energia internă e o componentă a energiei totale a unui sistem, definită prin relația următoare:

${\displaystyle E_{\text{globală}}=E_{\text{cin,macro}}+\sum E_{\text{pot,macro}}+U}$

Ea depinde numai de parametrii de stare interni ai sistemului, ca urmare este o funcție de stare, variația infinitezimală dU fiind diferențială totală exactă^[1]. Ea include și energiile chimică, electrică, magnetică, cuprinse sub formă intrinsecă în substanța care se transformă. Starea internă poate include polarizarea electrică și magnetizația.

Variația energiei interne se manifestă la nivel macroscopic prin variația temperaturii. Se spune că energia internă e dependentă de temperatură, fapt datorat introducerii temperaturii empirice mult mai înaintea definirii energiei interne.

Forme de energie internă

Energia latentă este partea de energie internă datorită topirii, vaporizării sau sublimării substanțelor.

Energia termică este partea de energie internă datorită energiei cinetice de translație, rotație și vibrație a moleculelor, de translație a electronilor și de spin a electronilor și a nucleelor. Energia termică include energia latentă.

Energie chimică este partea de energie internă datorată forțelor intramoleculare.

Energia nucleară este partea de energie internă datorată forțelor intraatomice.

Energia internă este importantă în termodinamica tehnică și în termodinamica chimică.

Energia liberă

Nu toată energia internă a unui corp sau sistem poate fi transformată (convertită) în orice altă formă de energie. În acest scop se definesc noțiunile de energie liberă și energie legată:

• Energia liberă este energia internă care se poate transforma, în transformările izoterme, direct în alte forme de energie. Variația energiei libere într-un sistem fizic sau chimic într-o transformare izotermă reversibilă este egală cu lucrul mecanic efectuat în cursul transformării. Din această egalitate se pot calcula acțiunile motoare care se exercită asupra sistemului, dacă se cunoaște expresia energiei libere în funcție de mărimile de stare.

• Energia legată este diferența dintre energia internă și energia liberă a sistemului. Această diferență este egală cu produsul TS, unde T este temperatura absolută a sistemului, iar S este entropia lui.

Note

Bibliografie

• Remus Răduleț și colab. Lexiconul Tehnic Român, Editura Tehnică, București, 1957-1966
• Bunget, I., Burlacu, L., Ciobotaru, D.: Compendiu de fizică, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1988
• Zoltán Gábos, Oliviu Gherman: Termodinamica și fizica statistică, Editura Didactică și Pedagogică, 1964, 1967
• George C. Moisil: Termodinamica, Editura Academiei RSR, București, 1988,
• I.G. Murgulescu, R. Vîlcu: Introducere în chimia fizică vol. III Termodinamică chimică, Editura Academiei RSR, București, 1982
• Stoian Petrescu, Valeria Petrescu: Principiile termodinamicii - Evoluție, fundamentări, aplicații, Editura Tehnică, București, 1983
• Ion M. Popescu: Fizica - Termodinamica, Editura Politehnica Press, București, 2002
• Șerban Țițeica: Termodinamica, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1982.
• V. Kirillin, V. Sîcev, A. Șeindlin: Termodinamica, Editura Științifică și Enciclopedică, 1985, (traducere din limba rusă)
• Rodica Vâlcu, Termodinamica chimică, Editura Tehnică, București, 1975, 1994
• Dumitru Săndulescu, Chimie fizică - vol I, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1979

Vezi și

Portal Energie

• Termodinamică
• Potențial termodinamic
• Potențial chimic
• Capacitate termică
• Termodinamică chimică
• Temperatură
• Sistem termodinamic
• Entropie

Portal Fizică