図1. コップ一杯の水は騙されているように穏やかですが、内部では高速の粒子と強い化学的・核的結合の塊です。
内部エネルギーとは、物質に含まれる微視的なエネルギーのことで、分子のランダムで無秩序な運動エネルギーによって与えられます。 さらに、分子間の位置エネルギーや、分子の原子に含まれる核エネルギーも含まれます。 内部エネルギーと熱エネルギーは、基本的な熱力学の観点からは非常によく似ています。 しかし、内部エネルギーは、分子の平均的な運動エネルギーよりもはるかに多くのものを含んでいるため、両者は異なります。
宇宙にあるすべての物体は、巨視的なエネルギーと微視的なエネルギーを持っています。 両者は非常によく似た概念ですが、大きな違いは、微視的なエネルギーは目に見えないということです。 例えば、テーブルの上に置かれたコップの水には、巨視的なエネルギーは見られませんが、ミクロの世界では、毎秒数百メートルの速度で移動する高速分子の塊です。
熱力学の第一法則では、システムに仕事をしたり、熱を加えたり、取り除いたり、あるいはその2つの組み合わせによって、システムの内部エネルギーを変化させることができるとされています。 システムが孤立している場合は、周囲との相互作用が禁止されているため、内部エネルギーは変化しません。
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