Menu

Termodinàmica.
Transformació de l'energia

Energia tèrmica i combustió.
Efectes de la termodinàmica

Entropia

L'energia interna a la termodinàmica

L'energia interna a la termodinàmica

En termodinàmica, es denomina energia interna de sistema a l'energia total que conté un sistema termodinàmic

Aquesta energia es pot modificar exercint un treball sobre ell o bé mitjançant una transferència d'energia (aportació de calor).

La primera llei de la termodinàmica postula que l'increment d'energia interna és igual a la calor total afegit més el treball realitzat per l'entorn. Aplicant el primer principi de la termodinàmica: si el sistema està aïllat, es manté constant.

L'energia interna és una funció d'estat de sistema. És a dir, el seu valor depèn només de l'estat actual de sistema i no del camí escollit per arribar-hi. És una propietat extensiva.

La unitat de mesura, segons el Sistema Internacional, és el juliol (J).

De vegades es parla de l'energia interna específica. És l'energia interna per unitat de massa; seva unitat és el J / kg. També es pot definir la propietat intensiva energia interna molar, que expressa l'energia interna en relació a la quantitat de substància; seves unitats són el J / mol.

Explicació a escala microscòpica

A escala microscòpica aquesta forma d'energia inclou l' energia cinètica i potencial interna:

  • L' energia cinètica interna que és la suma de les energies cinètiques de cada element d'un sistema respecte al seu centre de masses. (Translacions, rotacions i vibracions dels àtoms i els electrons).

  • L'energia potencial interna. És a dir, l'energia potencial associada a cadascuna de les interaccions d'aquests elements. Està associada amb els constituents estàtics de la matèria.

Quina relació té amb els gasos ideals?

La termodinàmica sovint utilitza el concepte del gas ideal. Aquest concepte és una aproximació dels sistemes reals que s'utilitza amb finalitat didàctica.

El gas ideal és un gas de partícules considerades com a objectes puntuals que interactuen només per col·lisions elàstiques. Aquí l'energia cinètica consisteix només en l'energia de translació dels àtoms individuals.

Per tant, els canvis d'energia interna en un gas ideal poden ser descrits únicament per canvis en la seva energia cinètica. En aquest cas, l'energia només depèn de la seva pressió, volum i temperatura termodinàmica. El valor és és proporcional a la seva massa (nombre de mols), a la seva temperatura i a la calor específica a volum constant del gas. 

Com es mesura l'energia interna?

El mesurament directa no és possible. Es mesura la seva variació que s'expressa mitjançant ΔU.

Aquesta variació es pot trobar mesurant l'energia tèrmica, l'energia de la llum o energies similars transmeses. També es pot calcular la quantitat de treball realitzat pel sistema o el treball realitzat en el sistema.

Quan un sistema termodinàmic transfereix energia en forma de calor a un altre sistema varia l'energia interna dels dos sistemes. A més, es poden alterar altres de les seves variables d'estat.

Si es produeix alteració de l'estructura atòmica o molecular ha una variació de l'energia interna química. Per exemple, el cas de les reaccions químiques o canvi d'estat.

Autor:

Data de publicació: 4 de abril de 2017
Última revisió: 30 de agost de 2020