İç enerji

İç enerji, bir maddenin; taneciklerinin öteleme, dönme, titreşim gibi hareketlerinden kaynaklanan kinetik enerji ile fiziksel ya da kimyasal bağları veya nükleonları bir arada tutan kuvvet gibi etkileşimlerinin enerjilerinin toplamını ifade eden kavram. U harfi ile sembolize edilir.

Nükleer silahların açığa çıkardığı enerji, iç enerjilerinin çok küçük bir kısmıdır. Buna rağmen, muazzam bir enerji yayarlar ve çok büyük bir yıkıcılığa sahiptirler. Resimde bir termonükleer bomba test ediliyor.

İç enerjideki değişim

İç enerjinin doğrudan ölçülmesi mümkün değildir, ancak iç enerjideki değişim ölçülebilir. Bu değişim iç enerjinin sınırlarından ortama aktarılan termal enerjinin, ışık enerjisinin ya da benzer enerjilerin ölçülmesiyle veya sistem üzerine yapılan işlerin ya da sistemin yaptığı işin miktarı hesaplanarak bulunabilir. İç enerjideki değişim ΔU ile ifade edilir.

• Sistem bir enerjiyi absorpladığı zaman iç enerjide artış meydana gelir. Sistem üzerine iş yapılarak da iç enerji artırılabilir.
• Sistem bir enerjiyi yaydığı ya da iş yaptığı zaman iç enerjisi azalır.

İç enerjideki değişim;

ΔU = U_{son durum} - U_{ilk durum}

formülüyle ifade edilebilir. Bu durumda iç enerjinin azaldığı durumlarda ΔU değerinin negatif, iç enerjinin arttığı durumlarda ΔU değerinin pozitif olduğu görülür.

Isı enerjiyle meydana gelen değişimler

Sistem aslında ısı enerjisine sahip değildir; iç enerji, ısı enerjisi formunda ortama aktarılır. Sistemin iç enerjisindeki değişimin ısı enerjisinin aktarımıyla meydana geldiği durumlarda, iç enerjinin çok çok küçük bir kısmında değişim olur. Isı enerjisinin aktarıldığı durumlarda katı ve sıvılarda sistem iş yapmazken -ya da ihmal edilebilir düzeyde iş yaparken-, gazlarda hacim değişimleri meydana gelebilir ve sistem iş yapabilir. İzobarik sistemlerde meydana gelen iç enerji değişimi;

ΔU = Q_p ± w

formülüyle hesaplanabilir. Burada Q_p sabit basınçta alınıp verilen ısı enerjisi, w ise sistemin yaptığı ya da sistem üzerine yapılan iştir. Sistem iş yaptığında w değeri negatif, sistem üzerine iş yapıldığında w değeri pozitif alınır. Sistem izokorikse hacim değişimi olmayacağı için ΔU = Q_p kabul edilebilir. Isı enerjisiyle meydana gelen değişimlerde, entalpi değişimi ve iç enerji değişimi arasında aşağıdaki bağıntı vardır:

ΔH = ΔU + P.ΔV

ΔH, entalpi değişimi; P, basınç; ΔV ise hacim değişimidir.

Kaynakça

• Beşergil, B. "Enerji ve Entalpi" (PDF) (pdf). 21 Nisan 2015 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Temmuz 2013.
• "Termodinamiğin 1. Kanunu" (PDF) (pdf). 16 Haziran 2012 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Temmuz 2013.