Indre energi
I termodynamikken er den indre energi i et termodynamisk system eller et legeme med veldefinerede grænser, angivet med U eller undertiden E, summen af den kinetiske energi, der skyldes molekylernes bevægelse (translations-, rotations- og vibrationsenergi) og den potentielle energi, der er forbundet med atomernes vibrationsenergi og elektriske energi i molekyler eller krystaller. Den omfatter energien i alle de kemiske bindinger og energien i de frie ledningselektroner i metaller.
Den interne energi er et termodynamisk potentiale, og for et lukket termodynamisk system med konstant entropi vil den være minimeret.
Man kan også beregne den indre energi af elektromagnetisk stråling eller sortkropstråling. Det er en tilstandsfunktion for et system, en omfattende størrelse. SI-enheden for energi er joule, selv om andre historiske, konventionelle enheder stadig er i brug, f.eks. den (lille og store) kalorie for varme. (Kalorier, der står på klassiske fødevaremærkninger, er faktisk kilokalorier).
Oversigt
Den indre energi omfatter ikke den translationelle eller roterende kinetiske energi i et legeme som helhed. Den omfatter heller ikke den relativistiske masse-energiækvivalent E = mc2 . Den udelukker enhver potentiel energi, som et legeme kan have på grund af sin placering i et ydre gravitations- eller elektrostatisk felt, selv om den potentielle energi, som det har i et felt på grund af et induceret elektrisk eller magnetisk dipolmoment, tæller med, ligesom energien ved deformation af faste stoffer (stress-strain).
Princippet om equipartition af energi i den klassiske statistiske mekanik siger, at hver molekylær frihedsgrad modtager 1/2 kT energi, et resultat, der blev ændret, da kvantemekanikken forklarede visse anomalier, f.eks. i de observerede specifikke varmegrader i krystaller (når hν > kT). For monatomisk helium og andre ædelgasser består den indre energi kun af de enkelte atomers translationelle kinetiske energi. Monatomare partikler roterer eller vibrerer naturligvis ikke (fornuftigt nok), og de bliver ikke elektronisk exciteret til højere energier undtagen ved meget høje temperaturer.
Set ud fra statistisk mekanik er den interne energi lig med gennemsnittet af systemets samlede energi.
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er det symbol, der bruges til at angive intern energi?
A: Det symbol, der bruges til at betegne intern energi, er U, eller nogle gange E.
Spørgsmål: Hvilken type energi omfatter intern energi?
A: Intern energi omfatter den kinetiske energi som følge af molekylernes bevægelse (translations-, rotations- og vibrationsenergi) og den potentielle energi, der er forbundet med atomernes vibrationsenergi og elektriske energi i molekyler eller krystaller. Den omfatter også energien i alle kemiske bindinger og frie ledningselektroner i metaller.
Spørgsmål: Er intern energi en tilstandsfunktion?
Svar: Ja, intern energi er et termodynamisk potentiale og en tilstandsfunktion i et system.
Spørgsmål: Hvilken enhed anvendes til måling af intern energi?
A: SI-enheden til måling af intern energi er joule, selv om andre historiske enheder som f.eks. kalorier stadig anvendes.
Spørgsmål: Hvordan påvirker entropien den indre energi?
Svar: For et lukket termodynamisk system, der holdes ved konstant entropi, vil dets interne energier være minimeret.
Spørgsmål: Kan man beregne de interne energier for elektromagnetisk stråling eller sortkropstråling?
Svar: Ja, det er muligt at beregne de interne energier for elektromagnetisk stråling eller sortkropstråling.
Spørgsmål: Er fødevaremærkninger korrekte, når de angiver kalorier?
A: Nej, fødevaremærkninger er ikke nøjagtige, når de angiver kalorier, fordi de faktisk henviser til kilokalorier i stedet.
