lämpöenergia

Lämpöenergia, usein termodynamiikan sisäenergiana tunnettu, kuvaa järjestelmän sisäistä energian sisältöä. Se muodostuu kappaleiden satunnaisesta liikkeestä sekä niiden välisistä vuorovaikutuksista. Lämpöenergia on tilakokonaisuusfunktio, jonka arvo määräytyy systeemin tilasta—esimerkiksi lämpötilasta, tilavuudesta ja koostumuksesta—eikä siitä, miten tila saavutettiin.

Lämpöenergiaa ei pidä sekoittaa lämpöön siirtona. Lämpö (lämpö) on energiaa, joka siirtyy järjestelmän ja ympäristön välillä lämpötilaeron vuoksi. Sisäinen energia U voi muuttua sekä lämmön että työn vaikutuksesta: dU = δQ − δW (merkinnät voivat vaihdella kontekstissa). Väitetään, että energian muutos on seurausta sekä lämpötilan vaihtelusta että systeemin tekemästä työstä ympäristöään vastaan.

Microskooppinen näkökulma: Lämpöenergia koostuu molekyylien kineettisestä energiasta sekä niiden välisistä vuorovaikutusten potentiaalienergiasta. Olosuhteiden muuttuessa energia jakaantuu eri liikesuuntiin ja vuorovaikutustiloihin; equipartition-teorian mukaan energian jakaantuminen riippuu lämpötilasta.

Ideaalikaasun tapauksessa sisäenergia U riippuu pääasiassa lämpötilasta: U = n·Cv·T, jolloin U kasvaa tai vähenee lämpötilan mukaan.

Muodot ja käytännöt: sensible heat on lämpöenergia, joka aiheuttaa lämpötilan muutoksen ilman faasimuutosta; latent heat on energiaa, joka liittyy faasimuutoksiin eikä lämpötilan muutokseen. Lämpöenergian muutoksia arvioidaan energian tasapainojen ja tilayhtälöiden avulla; kalorimetria mittaa siirretyn lämmön määrää käytännön tilanteissa.