Interne energie

Inhoud

• Interne energievariatie
• Voorbeelden van interne energie
• Andere soorten energie

De interne energie, volgens het eerste principe van de thermodynamica, wordt het opgevat als iets dat verband houdt met de willekeurige beweging van deeltjes binnen een systeem. Het verschilt van de geordende energie van macroscopische systemen, geassocieerd met bewegende objecten, doordat het verwijst naar de energie die objecten bevatten op microscopische en moleculaire schaal.

Zo, Een object kan volledig in rust zijn en schijnbare energie missen (noch potentieel noch kinetisch), en toch een broeinest zijn van bewegende moleculen, bewegend met hoge snelheden per seconde. In feite zullen deze moleculen elkaar aantrekken en afstoten, afhankelijk van hun chemische omstandigheden en microscopische factoren, ook al is er geen waarneembare beweging met het blote oog.

Interne energie wordt als een uitgebreide hoeveelheid beschouwd, dat wil zeggen gerelateerd aan de hoeveelheid materie in een bepaald deeltjessysteem. Goed omvat alle andere vormen van energie elektrisch, kinetisch, chemisch en potentiaal aanwezig in de atomen van een bepaalde stof.

Dit type energie wordt meestal weergegeven door het teken OF.

Interne energievariatie

De interne energie van deeltjessystemen kunnen variëren, ongeacht hun ruimtelijke positie of verworven vorm (in het geval van vloeistoffen en gassen). Wanneer bijvoorbeeld warmte wordt geïntroduceerd in een gesloten systeem van deeltjes, wordt thermische energie toegevoegd die de interne energie van het geheel zal beïnvloeden.

Desalniettemin, interne energie is eenstatus functiedat wil zeggen, het let niet op de variatie die twee toestanden van materie met elkaar verbindt, maar op de begin- en eindtoestand ervan. Dat is waarom de berekening van de variatie van de interne energie in een bepaalde cyclus zal altijd nul zijnaangezien de begintoestand en de eindtoestand hetzelfde zijn.

De formuleringen om deze variatie te berekenen zijn:

AU = U_B. - OF_NAAR, waarbij het systeem van staat A naar staat B is gegaan.

ΔU = -W, in gevallen waar een hoeveelheid mechanisch werk W wordt verricht, wat resulteert in de uitbreiding van het systeem en de afname van zijn interne energie.

ΔU = Q, in de gevallen waarin we warmte-energie toevoegen die de interne energie verhoogt.

ΔU = 0, in het geval van cyclische veranderingen in interne energie.

Al deze en andere gevallen kunnen worden samengevat in een vergelijking die het principe van behoud van energie in het systeem beschrijft:

ΔU = Q + W

Voorbeelden van interne energie

1. Batterijen. In het lichaam van de opgeladen accu's zit een bruikbare interne energie dankzij de chemische reacties tussen de zuren en zware metalen binnenin. Deze interne energie zal groter zijn wanneer de elektrische belasting volledig is en minder wanneer deze is verbruikt, hoewel in het geval van oplaadbare batterijen deze energie weer kan worden verhoogd door elektriciteit uit het stopcontact te voeren.
2. Samengeperste gassen. Gezien het feit dat gassen de neiging hebben om het totale volume van de container waarin ze zich bevinden in te nemen, aangezien hun interne energie zal variëren naarmate deze hoeveelheid ruimte groter is en zal toenemen wanneer deze kleiner is. Een gas dat in een kamer is verspreid, heeft dus minder interne energie dan wanneer we het in een cilinder comprimeren, omdat de deeltjes ervan gedwongen zullen worden om nauwer op elkaar in te werken.
3. Verhoog de temperatuur van materie. Als we de temperatuur van bijvoorbeeld een gram water en een gram koper verhogen, beide bij een basistemperatuur van 0 ° C, zullen we merken dat ondanks dat het dezelfde hoeveelheid materie is, het ijs een grotere hoeveelheid totale energie nodig heeft. om de gewenste temperatuur te bereiken. Dit komt doordat de soortelijke warmte hoger is, dat wil zeggen dat de deeltjes minder ontvankelijk zijn voor de ingebrachte energie dan die van koper, waardoor de warmte veel langzamer wordt toegevoegd aan de interne energie.
4. Schud een vloeistof. Als we suiker of zout in water oplossen, of als we soortgelijke mengsels promoten, schudden we de vloeistof meestal met een instrument om een ​​grotere oplossing te bevorderen. Dit komt door de toename van de interne energie van het systeem die wordt geproduceerd door de introductie van die hoeveelheid werk (W) die door onze actie wordt geleverd, waardoor een grotere chemische reactiviteit tussen de betrokken deeltjes mogelijk is.
5. Stoomvan water. Als het water eenmaal gekookt is, zullen we merken dat de stoom een ​​hogere interne energie heeft dan het vloeibare water in de container. Dit komt omdat, ondanks dat ze hetzelfde zijn moleculen (de verbinding is niet veranderd), om de fysieke transformatie te induceren, hebben we een bepaalde hoeveelheid calorie-energie (Q) aan het water toegevoegd, waardoor de deeltjes sterker in beweging komen.

Andere soorten energie