Energia interna

Le particelle elementari che costituiscono qualunque elemento di materia possiedono energia sottovarie forme: ci sono forme che si manifestano a livello macroscopico, come l’energia cinetica o quella potenziale associate al movimento o alla presenza di un campo gravitazionale, e forme che invece non sono normalmente manifeste perché possedute dalle particelle a livello microscopico.

Quindi, possiamo affermare che l’energia totale \(E\) di un corpo è somma delle energia possedute a livello macroscopico (ossia energia cinetica \(E_C\) ed energia potenziale \(E_P\)) e dell’energia a livello microscopico (cioè appunto ciò che abbiamo definito energia interna \(U\)):

\[E=E_C+E_P+U\]

Per facilitare l’introduzione del concetto di energia interna, è possibile far riferimento ad un sistema termodinamico in quiete, per il quale, cioè, i termini \(E_C\) ed \(E_P\) sono costanti e risulta perciò \(\Delta E_C = 0\) e \(\Delta E_P = 0\). Volendo invece dare una espressione ancora più generale per il 1° principio della termodinamica, possiamo scriverlo nella forma:

\[\Delta E = E_{fin}-E_{in}=\Delta E_C +\Delta E_P + \Delta U = Q-L\]

Un caso particolare di applicazione del 1° principio della termodinamica è quello di un sistema isolato, ossia di un sistema chiuso (che cioè non scambia materia) che non scambia nemmeno energia con l’ambiente (\(Q=0 \) e \(L=0\)): in questo caso, abbiamo semplicemente che \(\Delta E=0\).

Ad ogni modo, finche considereremo sistemi chiusi, faremo sempre riferimento a sistemi in quiete, per cui la relazione da usare è quella introdotta nel paragrafo precedente. Viene misurata in joule nel sistema internazionale.

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