Energi internal

Pengarang: Leandro Alegsa

18-05-2022

Dalam termodinamika, energi internal dari sistem termodinamika, atau benda dengan batas-batas yang terdefinisi dengan baik, dilambangkan dengan U, atau kadang-kadang E, adalah total energi kinetik karena gerakan molekul (translasi, rotasi, vibrasi) dan energi potensial yang terkait dengan energi vibrasi dan listrik atom dalam molekul atau kristal. Ini termasuk energi dalam semua ikatan kimia, dan energi elektron konduksi bebas dalam logam.

Energi internal adalah potensi termodinamika dan untuk sistem termodinamika tertutup yang ditahan pada entropi konstan, energi internal akan diminimalkan.

Seseorang juga dapat menghitung energi internal radiasi elektromagnetik atau benda hitam. Ini adalah fungsi keadaan dari suatu sistem, suatu kuantitas yang luas. Satuan energi SI adalah joule meskipun satuan konvensional historis lainnya masih digunakan, seperti kalori (kecil dan besar) untuk panas. (Kalori yang ada pada label makanan klasik sebenarnya adalah kilo-kalori).

Ikhtisar

Energi internal tidak termasuk energi kinetik translasi atau rotasi dari suatu benda secara keseluruhan. Ini juga tidak termasuk energi massa relativistik yang setara dengan E = mc² . Ini tidak termasuk energi potensial apa pun yang mungkin dimiliki benda karena lokasinya dalam medan gravitasi atau elektrostatik eksternal, meskipun energi potensial yang dimilikinya dalam medan karena momen dipol listrik atau magnetik yang diinduksi tidak dihitung, seperti halnya energi deformasi padatan (tegangan-regangan).

Prinsip ekuipartisi energi dalam mekanika statistik klasik menyatakan bahwa setiap derajat kebebasan molekul menerima 1/2 kT energi, hasil yang dimodifikasi ketika mekanika kuantum menjelaskan anomali tertentu; misalnya, dalam panas spesifik kristal yang diamati (ketika hν> kT). Untuk helium monatomik dan gas mulia lainnya, energi internal hanya terdiri dari energi kinetik translasi dari masing-masing atom. Partikel monatomik, tentu saja, tidak (secara masuk akal) berputar atau bergetar, dan tidak tereksitasi secara elektronik ke energi yang lebih tinggi kecuali pada suhu yang sangat tinggi.

Dari sudut pandang mekanika statistik, energi internal sama dengan rata-rata ensembel dari energi total sistem.

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa simbol yang digunakan untuk menunjukkan energi internal?

J: Simbol yang digunakan untuk menunjukkan energi internal adalah U, atau terkadang E.

T: Apa saja jenis energi yang termasuk dalam energi internal?

J: Energi internal mencakup energi kinetik akibat gerakan molekul (translasi, rotasi, vibrasi) dan energi potensial yang terkait dengan energi vibrasi dan energi listrik atom dalam molekul atau kristal. Energi ini juga mencakup energi dalam semua ikatan kimia dan elektron konduksi bebas dalam logam.

T: Apakah energi internal merupakan fungsi keadaan?

J: Ya, energi internal adalah potensi termodinamika dan fungsi keadaan suatu sistem.

T: Satuan apa yang digunakan untuk mengukur energi internal?

J: Satuan SI untuk mengukur energi internal adalah joule, meskipun satuan historis lainnya seperti kalori masih digunakan.

T: Bagaimana entropi mempengaruhi energi internal?

J: Untuk sistem termodinamika tertutup yang memiliki entropi konstan, energi internalnya akan diminimalkan.

T: Dapatkah Anda menghitung energi internal radiasi elektromagnetik atau radiasi benda hitam?

J: Ya, Anda dapat menghitung energi internal radiasi elektromagnetik atau radiasi benda hitam.

T: Apakah label makanan akurat ketika mencantumkan kalori?

J: Tidak, label makanan tidak akurat ketika mencantumkan kalori karena label tersebut sebenarnya mengacu pada kilo kalori.