انرژی درونی چیست؟ (U)

در علم فیزیک و شیمی، انرژی درونی (U) به مجموع کل انرژی‌های موجود در یک سیستم بسته اطلاق می‌شود. به بیان ساده‌تر، انرژی درونی نشان‌دهنده‌ی میزان انرژی ذخیره شده در داخل یک سیستم است.

این انرژی شامل دو بخش اصلی است:

• انرژی پتانسیل: که ناشی از نیروهای بین مولکولی و موقعیت ذرات در سیستم است.
• انرژی جنبشی: که به حرکت ذرات (اتم‌ها، مولکول‌ها و غیره) در سیستم مربوط می‌شود.

تغییرات انرژی درونی (ΔU) در یک واکنش شیمیایی، مقدار گرمایی است که در فشار ثابت مبادله می‌شود. این تغییرات، که به آن تغییر آنتالپی نیز گفته می‌شود، نشان می‌دهد که آیا واکنش گرماگیر (جذب گرما) است یا گرماده (آزاد کردن گرما).

انرژی درونی گاز ایده‌آل

گاز ایده‌آل یک مدل تقریبی مناسب برای درک رفتار سیستم‌های واقعی است. در این مدل، ذرات گاز به صورت نقاطی در نظر گرفته می‌شوند که برخوردهای کاملاً الاستیک با یکدیگر دارند. رفتار گازهای تک اتمی مانند هلیوم و آرگون تا حد زیادی از این مدل پیروی می‌کند.

در گاز ایده‌آل، انرژی درونی با تعداد ذرات (مول) گاز و دمای آن رابطه مستقیم دارد. این رابطه به صورت زیر بیان می‌شود:

U = cnT

که در آن:

• U: انرژی درونی
• c: ظرفیت گرمایی در حجم ثابت
• n: تعداد مول‌ها
• T: دما