Energía interna

La energía interna de un sistema termodinámico es la energía contenida en él. Es la energía necesaria para crear o preparar el sistema en cualquier estado interno dado. No incluye la energía cinética de movimiento del sistema como un todo, ni la energía potencial del sistema como un todo debido a campos de fuerza externos, incluyendo la energía de desplazamiento de los alrededores del sistema. Lleva la cuenta de las ganancias y pérdidas de energía del sistema que se deben a cambios en su estado interno. La energía interna se mide como la diferencia de un cero de referencia definido por un estado estándar. La diferencia está determinada por los procesos termodinámicos que llevan al sistema entre el estado de referencia y el estado actual de interés.

La energía interna es una propiedad extensiva y no se puede medir directamente. Los procesos termodinámicos que definen la energía interna son transferencias de sustancias químicas o de energía en forma de calor y trabajo termodinámico. Estos procesos se miden por los cambiosen las variables extensivas del sistema, como la entropía, el volumen y la composición química. A menudo no es necesario considerar todas las energías intrínsecas del sistema, por ejemplo, la energía de masa estática en reposo de su materia constituyente. Cuando la transferencia de masa es impedida por paredes de contención impermeables, se dice que el sistema está cerrado y la primera ley de la termodinámica define el cambio en la energía interna como la diferencia entre la energía añadida al sistema como calor y el trabajo termodinámico realizado por el sistema en sus alrededores. Si las paredes que lo contienen no dejan pasar ni sustancia ni energía, se dice que el sistema está aislado y su energía interna no puede cambiar.

La energía interna describe toda la información termodinámica de un sistema, y ​​es una representación equivalente a la entropía, ambas funciones de estado cardinales de solo variables de estado extensivas. Por lo tanto, su valor depende únicamente del estado actual del sistema y no de la elección particular entre muchos procesos posibles por los cuales la energía puede pasar hacia o desde el sistema. Es un potencial termodinámico. Microscópicamente, la energía interna se puede analizar en términos de la energía cinética del movimiento microscópico de las partículas del sistema a partir de traslaciones, rotaciones y vibraciones, y de la energía potencial asociada con fuerzas microscópicas, incluidos los enlaces químicos.

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