Energjia e brendshme

Në termodinamikë, energjia e brendshme e një sistemi është energjia që përmbahet brenda sistemit. Eshtë energjia e nevojshme për të krijuar ose përgatitur sistemin në çdo gjendje të caktuar, por nuk përfshin energjinë kinetike të lëvizjes së sistemit në tërësi, as energjinë e mundshme të sistemit në tërësi për shkak të fushave të forcës së jashtme e cila përfshin energjia e zhvendosjes së rrethinës së sistemit. Mban llogari të fitimeve dhe humbjeve të energjisë së sistemit që janë për shkak të ndryshimeve në gjendjen e tij të brendshme.

Energjia e brendshme e një sistemi mund të rritet duke futur lëndë, me nxehtësi, ose duke bërë punë termodinamike në sistem. Kur transferimi i lëndës parandalohet nga mure të papërshkueshme që përmbajnë, sistemi thuhet se është i mbyllur dhe ligji i parë i termodinamikës përcakton ndryshimin në energjinë e brendshme si shumën e nxehtësisë së shtuar në sistem dhe punën termodinamike të bërë nga rrethina në sistem . Nëse muret përmbajnë nuk kalojnë as materie as energji, sistemi thuhet se është i izoluar dhe energjia e tij e brendshme nuk mund të ndryshojë.

Energjia e brendshme e një sistemi të caktuar të një sistemi nuk mund të matet drejtpërdrejt dhe njohja e të gjithë komponentëve është rrallë interesante. Termodinamika kryesisht ka të bëjë vetëm me ndryshimet në energjinë e brendshme, jo me vlerën e tij absolute. Ndryshimet, në raport me një gjendje reference, përcaktohen nga zinxhirët e përshtatshëm të operacioneve termodinamike dhe proceseve termodinamike me të cilat mund të përgatitet një gjendje e caktuar. Një proces i tillë mund të përshkruhet nga disa variabla të gjendjes së gjerë të sistemit, për shembull, entropia, numrat nishan, ose momenti elektrik elektrik . Për konsiderata praktike në termodinamikën dhe inxhinierinë rrallë është e nevojshme ose e përshtatshme të merren parasysh të gjitha energjitë që i përkasin energjisë totale të brendshme të një sistemi, siç është energjia e dhënë nga ekuivalentimi i masës. Zakonisht, përshkrimet termodinamike përfshijnë vetëm sende të rëndësishme për proceset në studim.

Energjia e brendshme është një nga dy funksionet e gjendjes kardinal të variablave të shtetit, dhe vlera e saj varet vetëm nga gjendja aktuale e sistemit dhe jo nga proceset që i janë nënshtruar përgatitjes së tij. Shtë një sasi e gjerë . Potentialshtë potenciali i vetëm dhe i vetëm kardinal termodinamik . Të gjitha potencialet e tjera termodinamike formulohen nga energjia e brendshme. Në konsideratat praktike në termodinamikë është rrallë e nevojshme, as e përshtatshme, të merren parasysh të gjitha energjitë e brendshme të një sistemi, siç është energjia e dhënë nga ekuivalentimi i energjisë në masë . Përshtatshëm, ajo mund të shpjegohet në terma mikroskopikë nga energjia e rastësishme kinetike për shkak të lëvizjes mikroskopike të grimcave të sistemit nga përkthimet, rotacionet dhe dridhjet, dhe nga energjia e mundshme që shoqërohet me forcat mikroskopike, përfshirë lidhjet kimike . Në mekanikën statistikore, energjia e brendshme është mesatarja ansambël e shumës së energjive mikroskopike kinetike dhe energjive të mundshme të sistemit. Për studimin e reaksioneve termonuklear, energjia në masë statike e pushimit të përbërësve të materies është e rëndësishme.

Njësia e energjisë në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive (SI) është joule (J). Ndonjëherë është i përshtatshëm të përdoret një densitet korrespondues i energjisë elektrike, i quajtur energji e brendshme specifike, e cila është ose në lidhje me masën e sistemit, me njësinë J / kg, ose në lidhje me sasinë e substancës me njësinë J / mol ( molar i brendshëm energjie ).