Qu’est-ce que l’énergie interne spécifique – Définition

Energie interne spécifique

L’ énergie interne spécifique (u) d’une substance est son énergie interne par unité de masse. C’est une propriété intensive . Cela équivaut à l’énergie interne totale (U) divisée par la masse totale (m).

u = U / m

où:

u = énergie interne spécifique (J / kg)

U = énergie interne (J)

m = masse (kg)

Energie interne – Energie thermique

L’énergie potentielle et l’énergie cinétique , qui ont été discutées dans les chapitres précédents, sont des formes d’énergie macroscopiques . Ils dépendent de variables macroscopiques telles que la position et la vitesse des objets.

En thermodynamique, l’énergie interne (également appelée énergie thermique ) est définie comme l’énergie associée aux formes d’énergie microscopiques . C’est une quantité considérable , cela dépend de la taille du système ou de la quantité de substance qu’il contient. L’unité SI de l’énergie interne est le joule (J) . C’est l’énergie contenue dans le système, à l’exclusion de l’énergie cinétique de mouvement du système dans son ensemble et de l’énergie potentielle du système. Les formes d’énergie microscopiques incluent celles dues à la rotation , à la vibration, à la translation et aux interactionsparmi les molécules d’une substance. Aucune de ces formes d’énergie ne peut être mesurée ou évaluée directement, mais des techniques ont été développées pour évaluer l’évolution de la somme totale de toutes ces formes d’énergie microscopiques.

De plus, l’énergie peut être stockée dans les liaisons chimiques entre les atomes qui composent les molécules. Ce stockage d’énergie au niveau atomique inclut l’énergie associée aux états orbitaux des électrons, au spin nucléaire et aux forces de liaison dans le noyau.

L’énergie interne est représentée par le symbole U et le changement d’énergie interne dans un processus est U ₂ – U ₁ .

Énergie microscopique

L’énergie interne implique de l’énergie à l’ échelle microscopique . Elle peut être divisée en énergie potentielle microscopique, U _pot , et énergie cinétique microscopique, U _kin , composants:

U = U _pot + U _kin

où l’énergie cinétique microscopique, U _kin , implique les mouvements de toutes les particules du système par rapport au cadre du centre de masse. Pour un gaz monatomique idéal , ce n’est que l’ énergie cinétique de translation du mouvement linéaire des atomes. Les particules monoatomiques ne tournent pas et ne vibrent pas. Le comportement du système est bien décrit par la théorie cinétique des gaz. La théorie cinétique est basée sur le fait que lors d’une collision élastique entre une molécule à haute énergie cinétique et une à faible énergie cinétique, une partie de l’énergie sera transférée à la molécule d’énergie cinétique inférieure. Cependant, pour les gaz polyatomiques il y a rotation etl’énergie cinétique vibrationnelle aussi.

L’énergie potentielle microscopique, U _pot , implique les liaisons chimiques entre les atomes qui composent les molécules, les forces de liaison dans le noyau ainsi que les champs de force physiques au sein du système (par exemple les champs électriques ou magnétiques).

Dans les liquides et les solides, il existe une composante importante d’énergie potentielle associée aux forces d’attraction intermoléculaires .