Unutrašnja energija
From Wikipedia, the free encyclopedia
Unutrašnja energija zavisi od strukture i termodinamičkog stanja tela, a predstavlja zbir ukupne energije njegovih sastavnih čestica. Unutrašnja energija uključuje sve moguće oblike energije: energija usled kretanja čestica sistema, energija međudelovanja nukleusa i elektrona u atomima i molekulima, energija međudelovanja elektrona, nuklearna energija, energija oscilovanja čestica u sistemu, itd. Unutrašnju energiju sistema ne čini kinetička energija kretanja sistema kao celine, niti potencijalna energija sistema usled položaja.[1][2] Unutrašnja energija se ne meri direktno, već se meri ΔU - promjena unutrašnje energije. Ako se proces dešava u zatvorenom sudu (pri konstantnoj zapremini), tada sistem ne vrši nikakav rad i promena unutrašnje energije je jednaka toploti (q): . Toplota prelazi isključivo sa tela koje ima višu temperaturu na telo niže temperature. Prenos se vrši na jedan od sledećih načina: direktnim provođenjem (kondukcija), zračenjem (iradijacija), i posrednim prevođenjem (konvekcija).
Unutrašnja energija | |
---|---|
Uobičajeni simboli | |
SI jedinica | |
U SI baznim jedinicama | |
Derivacije iz drugih kvantiteta |
Unutrašnja energija je ekstenzivno svojstvo i ne može se direktno meriti. Termodinamički procesi koji definišu unutrašnju energiju su transferi hemijskih supstanci ili energije kao toplota i termodinamički rad.[3] Ovi procesi se mere promenama u ekstenzivnim varijablama sistema, kao što su entropija, zapremina i hemijski sastav. Često nije potrebno uzeti u obzir sve unutrašnje energije sistema, na primer, statičku energiju mirovanja njegove materije. Kada je prenos mase sprečen nepropusnim zidovima, za sistem se kaže da je zatvoren i prvi zakon termodinamike definiše promenu unutrašnje energije kao razliku između energije koja je dodata sistemu kao toplota i termodinamičkog rada koji sistem vrši na njegovu okolinu. Ako okružujući zidovi ne propuštaju ni supstancu ni energiju, kaže se da je sistem izolovan i da se njegova unutrašnja energija ne može promeniti.
Unutrašnja energija opisuje celokupnu termodinamičku informaciju sistema, i predstavlja ekvivalentnu reprezentaciju entropije, obe kardinalne funkcije stanja samo ekstenzivnih promenljivih stanja.[4] Dakle, njena vrednost zavisi samo od trenutnog stanja sistema, a ne od posebnog izbora iz mnogih mogućih procesa kojima energija može da pređe u sistem ili iz njega. To je termodinamički potencijal. Mikroskopski, unutrašnja energija se može analizirati u smislu kinetičke energije mikroskopskog kretanja čestica sistema usled translacija, rotacija i vibracija, kao i potencijalne energije povezane sa mikroskopskim silama, uključujući hemijske veze.
Jedinica za energiju u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) je džul (). Takođe je definisana odgovarajuća intenzivna gustina energije, koja se naziva specifična unutrašnja energija, koja je ili relativna prema masi sistema, sa jedinicom , ili u odnosu na količinu supstance sa jedinicom (molarna unutrašnja energija).