Energía interna :
En física, la energía interna (U) de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala microscópica. Más concretamente, es la suma de:
-la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de
-la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.
La energía interna no incluye la energía cinética traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energía potencial que el cuerpo pueda tener por su localización en un campo gravitacional o electrostático externo.
Todo cuerpo posee una energía acumulada en su interior equivalente a la energía cinética interna más la energía potencial interna.Si pensamos en constituyentes atómicos o moleculares, será el resultado de la suma de la energía cinética de las moléculas o átomos que constituyen el sistema (de sus energías de traslación, rotación y vibración) y de la energía potencial intermolecular (debida a las fuerzas intermoleculares) e intramolecular de la energía de enlace.
En un gas ideal monoatómico bastará con considerar la energía cinética de traslación de sus átomos.
En un gas ideal poliatómico, deberemos considerar además la energía vibracional y rotacional de las mismas.
En un líquido o sólido deberemos añadir la energía potencial que representa las interacciones moleculares.
Desde el punto de vista de la termodinámica, en un sistema cerrado (o sea, de paredes impermeables), la variación total de energía interna es igual a la suma de las cantidades de energía comunicadas al sistema en forma de calor y de trabajo (En termodinámica se considera el tabajo negativo cuando este entra en el sistema termodinámico, positivo cuando sale). Aunque el calor transmitido depende del proceso en cuestión, la variación de energía interna es independiente del proceso, sólo depende del estado inicial y final, por lo que se dice que es una función de estado. Del mismo modo es una diferencial exacta, a diferencia de , que depende del proceso.
Algunas variaciones de la energía interna
Al aumentar la temperatura de un sistema, sin que varíe nada más, aumenta su energía interna reflejado en el aumento del calor del sistema completo o de la materia estudiada.
Convencionalmente, cuando se produce una variación de la energía interna manifestada en la variación del calor que puede ser cedido, mantenido o absorbido se puede medir este cambio en la energía interna indirectamente por la variación de la temperatura de la materia.
Variación con modificación de la composición química
Si se produce alteración de la estructura atómica-molecular, como es el caso de las reacciones químicas o cambio de estado, se habla de variación de la energía interna química o variación de la energía interna latente.
Esta condición de cambio de estado se puede calcular de acuerdo a:
Donde = Coeficiente de cambio de estado, medido en [kcal/m]
Variación nuclear:
Equivalencia entre masa y energía.
Finalmente, en las reacciones de fisión y fusión se habla de energía interna nuclear.