Die innere Energie ist die in einer Substanz enthaltene mikroskopische Energie, die durch die zufällige, ungeordnete kinetische Energie der Moleküle gegeben ist. Darüber hinaus umfasst sie die potentielle Energie zwischen diesen Molekülen und die in den Atomen dieser Moleküle enthaltene Kernenergie. Die innere Energie und die thermische Energie sind in einem grundlegenden thermodynamischen Zusammenhang sehr ähnlich. Sie unterscheiden sich jedoch, weil die innere Energie weit mehr umfasst als nur die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil die potentiellen Energien zwischen Molekülen und Atomen wichtig für das Verständnis von Phasenänderungen, chemischen Reaktionen, Kernreaktionen und vielen weiteren mikroskopischen Phänomenen sind.
Alle Objekte im Raum weisen makroskopische und mikroskopische Energie auf. Obwohl sie vom Konzept her sehr ähnlich sind, besteht der Hauptunterschied darin, dass man mikroskopische Energie nicht sehen kann. Zum Beispiel hat ein Glas Wasser auf einem Tisch keine offensichtliche makroskopische Energie, aber auf der mikroskopischen Skala ist es eine Masse von Molekülen mit hoher Geschwindigkeit, die sich mit Hunderten von Metern pro Sekunde bewegen.
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die innere Energie in einem System verändert werden kann, indem man Arbeit an ihm verrichtet, ihm Wärme hinzufügt oder entzieht oder eine Kombination aus beidem. Wenn das System isoliert ist, sind ihm Wechselwirkungen mit der Umgebung untersagt, was bedeutet, dass sich die innere Energie nicht ändern kann.
Für weitere Lektüre
- Kinetische Energie
- Potentielle Energie
- Thermische Energie
- System und Umgebung
- Erster Hauptsatz der Thermodynamik
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