Énergie interne

Contenu

• Variation d'énergie interne
• Exemples d'énergie interne
• Autres types d'énergie

La énergie interne, selon le premier principe de la thermodynamique, il est entendu comme celui lié au mouvement aléatoire des particules au sein d'un système. Elle diffère de l'énergie ordonnée des systèmes macroscopiques, associée aux objets en mouvement, en ce qu'elle se réfère à l'énergie contenue par les objets à l'échelle microscopique et moléculaire.

Donc, un objet peut être complètement au repos et manquer d'énergie apparente (ni potentiel ni cinétique), et pourtant être en effervescence avec des molécules en mouvement, se déplaçant à des vitesses élevées par seconde. En fait, ces molécules vont s'attirer et se repousser en fonction de leurs conditions chimiques et de facteurs microscopiques, malgré le fait qu'à l'œil nu, il n'y a pas de mouvement observable.

L'énergie interne est considérée comme une quantité extensive, c'est-à-dire liée à la quantité de matière dans un système de particules donné. bien comprend toutes les autres formes d'énergie électriques, cinétiques, chimiques et potentiels contenus dans les atomes d'une substance donnée.

Ce type d'énergie est généralement représenté par le signe OU.

Variation d'énergie interne

La énergie interne des systèmes de particules peuvent varier, quelle que soit leur position spatiale ou leur forme acquise (dans le cas des liquides et des gaz). Par exemple, lors de l'introduction de chaleur dans un système fermé de particules, de l'énergie thermique est ajoutée qui affectera l'énergie interne de l'ensemble.

Cependant, l'énergie interne est unfonction d'état, c'est-à-dire qu'il ne s'occupe pas de la variation qui relie deux états de la matière, mais de l'état initial et final de celle-ci. C'est pour ça que le calcul de la variation de l'énergie interne dans un cycle donné sera toujours nulpuisque l'état initial et l'état final ne font qu'un.

Les formulations pour calculer cette variation sont:

ΔU = U_B - OU_À, où le système est passé de l'état A à l'état B.

ΔU = -W, dans les cas où une quantité de travail mécanique W est effectuée, ce qui se traduit par l'expansion du système et la diminution de son énergie interne.

ΔU = Q, dans les cas où on ajoute de l'énergie thermique qui augmente l'énergie interne.

ΔU = 0, en cas de changements cycliques d'énergie interne.

Tous ces cas et d'autres peuvent être résumés dans une équation qui décrit le principe de conservation de l'énergie dans le système:

ΔU = Q + W

Exemples d'énergie interne

1. Batteries. Dans le corps des batteries chargées, une énergie interne utilisable est logée, grâce au réactions chimiques entre les acides et les métaux lourds à l'intérieur. Cette énergie interne sera plus importante lorsque sa charge électrique sera complète et moindre lorsqu'elle aura été consommée, bien que dans le cas des batteries rechargeables cette énergie puisse être à nouveau augmentée en introduisant de l'électricité depuis la prise.
2. Gaz comprimés. Considérant que les gaz ont tendance à occuper le volume total du récipient dans lequel ils sont contenus, puisque leur énergie interne variera lorsque cette quantité d'espace est plus grande et augmentera lorsqu'elle l'est moins. Ainsi, un gaz dispersé dans une pièce a moins d'énergie interne que si on le comprime dans un cylindre, puisque ses particules seront obligées d'interagir plus étroitement.
3. Augmentez la température de la matière. Si nous augmentons la température, par exemple, d'un gramme d'eau et d'un gramme de cuivre, tous deux à une température de base de 0 ° C, nous remarquerons qu'en dépit d'être la même quantité de matière, la glace nécessitera une plus grande quantité d'énergie totale. pour atteindre la température désirée. En effet, sa chaleur spécifique est plus élevée, c'est-à-dire que ses particules sont moins réceptives à l'énergie introduite que celles du cuivre, ajoutant de la chaleur beaucoup plus lentement à son énergie interne.
4. Secouez un liquide. Lorsque nous dissolvons du sucre ou du sel dans l'eau, ou que nous favorisons des mélanges similaires, nous secouons généralement le liquide avec un instrument pour favoriser une plus grande dissolution. Ceci est dû à l'augmentation de l'énergie interne du système produite par l'introduction de cette quantité de travail (W) fournie par notre action, qui permet une plus grande réactivité chimique entre les particules impliquées.
5. Vapeurd'eau. Une fois l'eau bouillie, on remarquera que la vapeur a une plus grande énergie interne que l'eau liquide dans le récipient. C'est parce que, bien qu'étant le même molécules (le composé n'a pas changé), pour induire la transformation physique nous avons ajouté une certaine quantité d'énergie calorique (Q) à l'eau, induisant une plus grande agitation de ses particules.

Autres types d'énergie