sisäenergiassa

Sisäenergia on termodynaaminen suure, joka kuvaa aineen tai systeemin kaikkien osasten (atomien, molekyylien) satunnaisen liikkeen ja vuorovaikutusten kokonaisenergiaa. Se on systeemin sisäinen energiasisältö, eikä se sisällä systeemin makroskooppista liike-energiaa tai potentiaalienergiaa suhteessa ulkopuoliseen ympäristöön. Sisäenergia koostuu pääasiassa kahdesta osasta: liike-energiasta ja potentiaalienergiasta. Liike-energia liittyy hiukkasten satunnaiseen liikkeeseen, kuten värähtelyyn, pyörimiseen ja translaatioon. Potentiaalienergia puolestaan kuvaa hiukkasten välisiä vuorovaikutuksia, kuten sähköisiä ja kemiallisia sidoksia.

Sisäenergian muutos tapahtuu, kun systeemiin lisätään tai siitä poistetaan energiaa lämmön tai työn muodossa. Termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön mukaan systeemin sisäenergian muutos (ΔU) on yhtä suuri kuin systeemiin lisätty lämpö (Q) miinus systeemissä tehty työ (W). Kaavana tämä ilmaistaan ΔU = Q - W. Jos systeemiin lisätään lämpöä, sen sisäenergia kasvaa, ja jos systeemi tekee työtä ulkopuoliselle, sen sisäenergia pienenee. Kaasujen tapauksessa ideaalikaasun sisäenergia riippuu ainoastaan lämpötilasta, koska hiukkasten väliset vuorovaikutukset ovat merkityksettömiä. Todellisilla kaasuilla ja muilla aineilla myös paine ja tilavuus voivat vaikuttaa sisäenergiaan. Sisäenergian absoluuttista arvoa ei voida suoraan mitata, mutta sen muutoksia voidaan määrittää.