sisäenergiaa

Sisäenergia (suomeksi usein sisäenergiaa puhuttaessa partitivissa) on termodynamiikassa systeemin hiukkasten kokonaisenergia, joka koostuu niiden liike- ja vuorovaikutusenergioista. Se on tilafunktio, ja sen yksikkö SI-järjestelmässä on joule (J). Mikroskooppisesti sisäenergia sisältää partikkeleiden kineettisen energian (lämpöliikkeestä) ja potentiaalienergian (vuorovaikutuksista, kuten sidoksista).

Ensimmäinen pääsääntö ilmaisee sisäenergian muutoksen liittyvän systeemiin siirtyneeseen lämpöön ja työhön; tavallinen muoto on ΔU = Q - W, missä Q on systeemiin tuotu lämpö ja W systeemin tekemä työ. Kemian yhteydessä käytetty merkintätapa voi esittää työn signaarin toisin (ΔU = q + w, kun w on systeemiin tehty työ). Entalpian ja sisäenergian välinen yhteys on H = U + pV, mikä korostaa paineen ja tilavuuden vaikutusta avoimissa prosesseissa.

Ideaalikaasujen tapauksessa sisäenergia riippuu vain lämpötilasta; esimerkiksi yksiatomisen ideaalikaasun molaarinen sisäenergia on (3/2)RT. Käytännössä muutokset mitataan kalorimetrian avulla, ja käsitteellä on keskeinen merkitys lämmönsiirrossa, kemiallisissa reaktioissa ja termodynaamisessa prosessien analyysissä. Sisäenergian ymmärtäminen auttaa ennustamaan systeemin käyttäytymistä lämmityksen, jäähdytyksen ja mekaanisen työn yhteydessä.