Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Énergie thermique I de combustion.
Effets de la thermodynamique

Entropie

Énergie interne

Énergie interne

En thermodynamique, l'énergie interne est l'énergie totale contenue dans un système thermodynamique.

L'énergie interne est l'énergie nécessaire pour créer ce système. Selon cette définition, l'énergie nécessaire pour déplacer l'environnement du système, toute énergie liée à des champs de forces externes (l'énergie potentielle, l'énergie de gravitation, etc.) ou toute l'énergie associée au mouvement (par exemple, l'énergie cinétique) est excluee de l'énergie interne.

L'énergie interne d'un système peut être modifiée en exerçant un travail sur celui-ci ou en le chauffant (en fournissant de l'énergie thermique). Si nous examinons le premier principe de la thermodynamique, nous constatons que cela postule que l'augmentation de l'énergie interne est égale à la chaleur totale ajoutée ajoutée au travail effectué par l'environnement. Si le système est isolé, son énergie interne reste constante.

L'énergie interne est une fonction de l'état du système, car sa valeur ne dépend que de l'état actuel du système et non du chemin choisi pour l'atteindre. C'est une vaste propriété.

Un exemple pour comprendre ce qu'est l'énergie interne on le trouve dans les armes nucléaires. L'énergie libérée par les armes nucléaires ne représente qu'une très petite partie de son énergie interne. Cependant, ils émettent une énergie énorme et sont dévastés.

L'énergie cinétique interne et l'énergie potentielle interne

L'énergie interne est la somme de deux types d'énergie différents : l'énergie cinétique interne et l'énergie potentielle interne.

L'énergie cinétique interne est la somme des énergies cinétiques de chaque élément d'un système par rapport à son centre de masses. L'énergie cinétique interne est causée par le mouvement des particules du système (translations, rotations et vibrations).

L'énergie interne potentielle est l'énergie potentielle associée à chacune des interactions de ces éléments. L'énergie potentielle interne est associée aux constituants statiques de la matière, à l'énergie électrostatique des atomes au sein des molécules ou des cristaux et à l'énergie statique des liaisons chimiques.

L'energie interne du gaz idéal

La thermodynamique utilise souvent le concept du gaz idéal. Ce concept est une approximation des systèmes réels utilisés à des fins didactiques.

Le gaz idéal est un gaz de particules considéré comme des objets ponctuels qui n'interagissent que par des collisions élastiques et qui remplissent un volume de telle sorte que leur course moyenne libre entre les collisions est beaucoup plus grande que leur diamètre. De tels systèmes sont approximés par les gaz monoatomiques, l'hélium et d'autres gaz rares. Ici, l'énergie cinétique ne consiste que dans l'énergie de translation des atomes individuels. Les particules monoatomiques ne tournent pas et ne vibrent pas, et elles ne sont pas excitées électroniquement aux énergies les plus élevées, sauf à des températures très élevées.

Par conséquent, les changements d'énergie interne dans un gaz idéal ne peuvent être décrits que par des changements dans son énergie cinétique. L'énergie cinétique est simplement l'énergie interne du gaz parfait et dépend entièrement de sa pression, de son volume et de sa température thermodynamique.

L'énergie interne d'un gaz idéal est proportionnelle à sa masse (nombre de moles) n et à sa température T

U = c · n · T

où c est la capacité thermique (à volume constant) du gaz. L'énergie interne peut être écrite en fonction des trois propriétés étendues S, V, n (entropie, volume, masse) comme suit

Energie interne en termes d'entropie, de volume et de masse

où const est une constante positive arbitraire et où R est la constante de gaz universelle.

Le changement d'énergie interne

La mesure directe de l'énergie interne n'est pas possible, mais le changement de l'énergie interne peut être mesuré. Ce changement peut être trouvé en mesurant l'énergie thermique, l'énergie lumineuse ou des énergies similaires transmises des limites de l'énergie interne à l'environnement, ou en calculant la quantité de travail effectué par le système ou dans le système. Le changement d'énergie interne est exprimé par ΔU.

  • Le système de l'énergie d'absorption se produit quand l'augmentation de l'énergie domestique. L'énergie interne peut être augmentée en effectuant un travail dans le système.
  • L'énergie interne diminue lorsque le système émet une énergie ou fonctionne.

Modifications de l'énergie thermique d'un système thermodynamique

Le système n'a pas vraiment d'énergie thermique; L'énergie interne est transférée au milieu sous forme d'énergie thermique. Dans les cas où une modification de l'énergie interne du système se produit en raison du transfert d'énergie thermique, une très petite partie de l'énergie interne change.

Lorsqu'un système thermodynamique transfère de l'énergie thermique à un autre système, en plus de faire varier l'énergie interne, les deux systèmes peuvent subir des modifications de leurs autres variables d'état (la pression, le volume, la température, l'enthalpie, l'entropie ...)

L'Unité de mesure de l'énergie interne

L'unité de mesure de l'énergie interne, selon le système international, est juillet (J).

Parfois, nous parlons de l'énergie interne spécifique. L'énergie interne spécifique est l'énergie interne par unité de masse; Votre unité est J / kg. Vous pouvez également définir l'énergie interne molaire de propriété intensive, qui exprime l'énergie interne en relation avec la quantité de substance; ses unités sont J / mol.

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Dernier examen: 4 avril 2017