Sisäenergia

Sisäenergia, eli internal energy, on termodynamiikan käsite, joka kuvaa systeemin sisällä olevan mikroskooppisen energian kokonaismäärää. Se koostuu sekä hiukkasten liikemäärien energioista että vuorovaikutusten potentiaalienergiasta. Sisäenergia on tilafunktio: sen arvo määräytyy järjestelmän tilan mukaan, esimerkiksi lämpötilan, tilavuuden ja atomien tai molekyylien määrän mukaan.

Ideaalikaasujen tapauksessa sisäenergia riippuu yleensä vain lämpötilasta. Yleisesti dU = C_v dT, jossa C_v on molaarinen lämpökapasiteetti nollahd detal? At constant volume. For monatomiselle ideaalikaasulle U = (3/2) nRT, mutta käytännössä U on aina funktio tilasta eikä sitä määritellä pelkästään lämpötilan kautta.

Ensimmäinen laki liittää sisäenergian muutoksen lämpöön ja työhön: ΔU = Q − W. Q on systeemin sisään siirtyvä lämpö, ja W on systeemin tekemä työ ulos. PV-työstä johtuva työ on W = ∫ P dV, jolloin dU = δQ − P dV. Tämä jäsentää energianvaihdon tapahtumien, lämpötilan muutosten ja tilavuuden vaihtelun yhteydessä.

SIsäenergia on oleellinen käsite sekä energiarakenteen analysoinnissa että suunneltaessa lämmitys-, jäähdytys- ja moottorijärjestelmiä. Faasimuutokset vaikuttavat U:n arvoon, koska niihin liittyy energian siirtymääistema ja näiden prosessien kautta tapahtuu sekä lämpöä että työpanosta.