Внутренняя энергия

Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

где

 — подведённая к телу теплота, измеренная в джоулях

^[1] — работа, совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях

Эта формула является математическим выражением первого начала термодинамики

Для квазистатических процессов выполняется следующее соотношение:

где

 — температура, измеренная в кельвинах

 — энтропия, измеренная в джоулях/кельвин

 — давление, измеренное в паскалях

 — химический потенциал

 — количество частиц в системе

Идеальные газы

Согласно закону Джоуля, выведенному эмпирически, внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления или объёма. Исходя из этого факта, можно получить выражение для изменения внутренней энергии идеального газа. По определению молярной теплоёмкости при постоянном объёме,  . Так как внутренняя энергия идеального газа является функцией только от температуры, то

.

Эта же формула верна и для вычисления изменения внутренней энергии любого тела, но только в процессах при постоянном объёме (изохорных процессах); в общем случае C_V(T,V) является функцией и температуры, и объёма.

Если пренебречь изменением молярной теплоёмкости при изменении температуры, получим:

ΔU = νC_VΔT,

где ν — количество вещества, ΔT — изменение температуры.

Внутренняя энергия вещества, тела, системы

     (Греч.: ένέργια - деятельность, энергия).       Внутренняя энергия - это часть полной энергии тела (системы тел): E = E_k + E_p + U, где E_k - кинетическая энергиямакроскопического движения системы, E_p - потенциальная энергия, обусловленная наличием внешних силовых полей(гравитационного, электрического и т.д.), U - внутренняя энергия.       Внутренняя энергия вещества, тела, системы тел - функция состояния, определяемая как полный запас энергии внутреннего состояния вещества, тела, системы, изменяющийся (высвобождающийся) в процессе химической реакции, теплообмена и выполнения работы.       Составляющие внутренней энергии:       (а) кинетическая энергия теплового вероятностного движения частиц (атомов, молекул, ионов и др.), составляющих вещество (тело, систему);       (б) потенциальная энергия частиц, обусловленная их межмолекулярным взаимодействием;       (в) энергия электронов в электронных оболочках, атомов и ионов;       (г) внутриядерная энергия.       Внутренняя энергия не связана с процессом изменения состояния системы. При любых изменениях системы внутренняя энергия системы вместе с ее окружением остается постоянной. То есть внутренняя энергия не утрачивается и не приобретается. Вместе с тем, энергия может переходить от одной части системы к другой или превращаться из одной формы в другую. Это одна из формулировок закона сохранения энергии - первый закон термодинамики.      Часть внутренней энергии, может превращаться в работу. Эту часть внутренней энергии называют свободной энергией - G. (В химических соединениях ее называют химическим потенциалом). Остальную часть внутренней энергии, которая не может превращаться в работу, называют связанной энергией - W_b.