Energie internă

Potențiale termodinamice
Energie internă	$U \left( S , V , N \right) \,$
Entalpie	$H \left( S , p , N \right) \,$
Energie liberă	$F \left( T , V , N \right) \,$
Entalpie liberă	$G \left( T , p , N \right) \,$

Energia internă este o funcție de stare a unui sistem termodinamic. Variația energiei interne într-o transformare termodinamică este egală cu energia transferată către sistem în cursul transformării, sub formă de lucru mecanic și căldură.

Energia internă, notată de obicei U (uneori E) este energia tuturor formelor microscopice de energie a unui sistem fizic sau chimic, oricare ar fi forma ei – mecanică, electrică, magnetică etc. Ea depinde numai de parametrii de stare ai sistemului, ca urmare este o funcție de stare.

În fizică și chimie se consideră media energiei interne într-un timp suficient de lung pentru a permite definirea unei stări statistice.

Forme de energie internă

Forme de energie internă

Tip	Din ce este formată
Energie latentă	Potențialul energetic asociat schimbărilor de fază
Energie termică	Potențialul energetic asociat modificării temperaturii
Energie chimică	Potențialul energetic asociat reacțiilor chimice
Energie nucleară	Potențialul energetic asociat reacțiilor nucleare

Energia latentă este partea de energie internă datorită topirii, vaporizării sau sublimării substanțelor.

Energia termică este partea de energie internă datorită energiei cinetice de translație, rotație și vibrație a moleculelor, de translație a electronilor și de spin a electronilor și a nucleelor. Energia termică include energia latentă.

Energie chimică este partea de energie internă datorită forțelor intramoleculare.

Energia nucleară este partea de energie internă datorită forțelor intraatomice.

Energia internă este importantă în termodinamica tehnică și în termodinamica chimică.

Energia liberă

Nu toată energia internă a unui corp sau sistem poate fi transformată (convertită) în orice altă formă de energie. În acest scop se definesc noțiunile de energie liberă și energie legată:

• Energia liberă este energia internă care se poate transforma, în transformările izoterme, direct în alte forme de energie. Variația energiei libere într-un sistem fizic sau chimic într-o transformare izotermă reversibilă este egală cu lucrul mecanic efectuat în cursul transformării. Din această egalitate se pot calcula acțiunile motoare care se exercită asupra sistemului, dacă se cunoaște expresia energiei libere în funcție de mărimile de stare.

• Energia legată este diferența dintre energia internă și energia liberă a sistemului. Această diferență este egală cu produsul TS, unde T este temperatura absolută a sistemului, iar S este entropia lui.

Bibliografie

• Răduleț, R. și colab. Lexiconul Tehnic Român, Editura Tehnică, București, 1957-1966.
• I.G. Murgulescu, R. Vîlcu, Introducere în chimia fizică vol. III Termodinamică chimică, Editura Academiei RSR, București, 1982
• Bunget, I., Burlacu, L., Ciobotaru, D. Compendiu de fizică, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1988
• Stoian Petrescu Principiile termodinamicii, Editura Tehnică, București, 1984

Vezi și

• Termodinamică
• Potențial termodinamic
• Potențial chimic
• Capacitate termică
• Termodinamică chimică
• Temperatură
• Entropie