Energia interna

Contenuto

• Variazione energetica interna
• Esempi di energia interna
• Altri tipi di energia

Il Energia interna, secondo il Primo Principio della Termodinamica, è inteso come quello legato al movimento casuale delle particelle all'interno di un sistema. Si differenzia dall'energia ordinata dei sistemi macroscopici, associata agli oggetti in movimento, in quanto si riferisce all'energia contenuta da oggetti su scala microscopica e molecolare.

Così, un oggetto può essere completamente a riposo e mancare di energia apparente (né potenziale né cinetica), e tuttavia essere in fermento con molecole in movimento, muovendosi a velocità elevate al secondo. In effetti, queste molecole si attraggono e si respingono a vicenda a seconda delle loro condizioni chimiche e dei fattori microscopici, anche se non vi è alcun movimento osservabile ad occhio nudo.

L'energia interna è considerata una quantità estesa, cioè correlata alla quantità di materia in un dato sistema di particelle. Bene comprende tutte le altre forme di energia elettrico, cinetico, chimico e potenziale contenuto negli atomi di una data sostanza.

Questo tipo di energia è solitamente rappresentato dal segno O.

Variazione energetica interna

Il Energia interna dei sistemi di particelle possono variare, indipendentemente dalla loro posizione spaziale o forma acquisita (nel caso di liquidi e gas). Ad esempio, quando si introduce calore in un sistema chiuso di particelle, viene aggiunta energia termica che influenzerà l'energia interna del tutto.

Ma nonostante, l'energia interna è afunzione di stato, cioè, non si occupa della variazione che collega due stati della materia, ma dello stato iniziale e finale di essa. È per questo il calcolo della variazione di energia interna in un dato ciclo sarà sempre zeropoiché lo stato iniziale e lo stato finale sono la stessa cosa.

Le formulazioni per calcolare questa variazione sono:

ΔU = U_B - O_PER, dove il sistema è passato dallo stato A allo stato B.

ΔU = -W, nei casi in cui viene eseguita una quantità di lavoro meccanico W, che si traduce nell'espansione del sistema e nella diminuzione della sua energia interna.

ΔU = Q, nei casi in cui aggiungiamo energia termica che aumenta l'energia interna.

ΔU = 0, in caso di variazioni cicliche dell'energia interna.

Tutti questi casi e altri possono essere riassunti in un'equazione che descrive il principio di conservazione dell'energia nel sistema:

ΔU = Q + W

Esempi di energia interna

1. Batterie. Nel corpo delle batterie cariche è alloggiata un'energia interna utilizzabile, grazie al reazioni chimiche tra gli acidi e metalli pesanti all'interno. Detta energia interna sarà maggiore quando il suo carico elettrico sarà completo e minore quando sarà stato consumato, sebbene nel caso delle batterie ricaricabili questa energia possa essere nuovamente aumentata immettendo elettricità dalla presa.
2. Gas compressi. Considerando che i gas tendono ad occupare il volume totale del contenitore in cui sono contenuti, poiché la loro energia interna varierà quando questa quantità di spazio è maggiore e aumenterà quando è minore. Quindi, un gas disperso in una stanza ha meno energia interna che se lo comprimessimo in un cilindro, poiché le sue particelle saranno costrette ad interagire più strettamente.
3. Aumenta la temperatura della materia. Se aumentiamo la temperatura, ad esempio, di un grammo di acqua e di un grammo di rame, entrambi ad una temperatura base di 0 ° C, noteremo che nonostante sia la stessa quantità di materia, il ghiaccio richiederà una maggiore quantità di energia totale per raggiungere la temperatura desiderata. Questo perché il suo calore specifico è più alto, cioè le sue particelle sono meno ricettive all'energia introdotta rispetto a quelle del rame, aggiungendo calore molto più lentamente alla sua energia interna.
4. Agita un liquido. Quando sciogliiamo lo zucchero o il sale in acqua, o promuoviamo miscele simili, di solito agitiamo il liquido con uno strumento per favorire una maggiore dissoluzione. Ciò è dovuto all'aumento dell'energia interna del sistema prodotta dall'introduzione di quella quantità di lavoro (W) fornita dalla nostra azione, che consente una maggiore reattività chimica tra le particelle coinvolte.
5. Vapored'acqua. Una volta che l'acqua sarà bollita, noteremo che il vapore ha un'energia interna maggiore dell'acqua liquida nel contenitore. Questo perché, nonostante sia lo stesso molecole (il composto non è cambiato), per indurre la trasformazione fisica abbiamo aggiunto all'acqua una certa quantità di energia calorica (Q), inducendo una maggiore agitazione delle sue particelle.

Altri tipi di energia