Energiintern adalah jumlah dari energi kinetik dan potensial yang berkaitan dengan pergerakan atom dan molekul penyusun suatu benda. Energi dalam juga berbanding lurus dengan suhu dari tubuh. Ini adalah besaran skalar yang diukur dalam Joule (SI) dan ditentukan sebagai fungsi dari variabel seperti tekanan (P), volume (V) dan suhu termodinamika (T) suatu sistem, dalam Kelvin (K).
Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin besar energi internalnya, oleh karena itu, semakin besar kemampuannya untuk melakukan beberapa pekerjaan. Selanjutnya, energi internal gas monoatomik, misalnya, diberikan secara eksklusif oleh jumlah dari energi kinetik dari setiap atom gas. Ketika berhadapan dengan gas molekuler, seperti gas diatomik, kita harus memperhitungkan interaksi molekuler dan, untuk: ini, energi internal ditentukan oleh jumlah energi kinetik molekul dengan energi potensial yang ada antara mereka.
Jangan berhenti sekarang... Ada lagi setelah iklan ;)
Energi internal gas monoatomik ideal
Karena tidak ada interaksi antara atom-atom gas monoatomik ideal, energi internalnya bergantung secara eksklusif pada dua variabel: jumlah mol (n) dan suhu gas (T). Menonton:
kamu – energi dalam
tidak - jumlah mol
R – konstanta universal gas sempurna
T – suhu
Dalam persamaan di atas, R memiliki modulus 0,082 atm. L/mol. K atau 8,31 J/mol. K (SI). Juga, kita dapat menulis persamaan di atas dalam besaran lain, seperti tekanan dan volume. Untuk itu, kita perlu mengingat Persamaan Clapeyron, digunakan untuk gas ideal.
Mengganti persamaan di atas untuk yang sebelumnya, kita akan memiliki ekspresi berikut untuk perhitungan energi internal:
Lihatjuga:Apa itu gas sempurna?
Dengan mempertimbangkan persamaan di atas, adalah mungkin untuk menentukan hubungan antara energi kinetik atom-atom dari gas monoatomik ideal dan suhunya. Untuk ini, kita akan menyatakan bahwa energi kinetik dari jenis gas ini adalah murnikinetika. Menonton:
saya - Semacam spageti
tidak - nomor mol
saya - masa molar
Dalam banyak situasi, menarik untuk mengetahui bagaimana menghitung variasi energi internal (ΔU) gas, karena kuantitas ini menunjukkan apakah gas telah menerima atau pasrah energi. Jika variasi energi internal gas positif (ΔU > 0), gas akan menerima energi; jika tidak (ΔU< 0), gas akan melepaskan sebagian energinya.
Variasi energi internal dalam hal variasi volume gas.
Energi internal untuk gas diatomik
Untuk gas diatomik ideal, energi internal diberikan oleh persamaan yang sedikit berbeda.
Energi internal dalam transformasi dan siklus termodinamika
Menurut Hukum Termodinamika 1, energi internal gas ideal dapat bervariasi dalam transformasi termodinamika, tergantung pada jumlah panas yang dipertukarkan antara lingkungan dan sistem, serta kerja yang dilakukan oleh atau pada sistem.
Q – panas
τ - kerja
Selanjutnya, mari kita lihat bentuk hukum ini untuk beberapa transformasi termodinamika tertentu.
Lihatjuga:Sejarah mesin termal
→ Energi internal: transformasi isotermal
Di transformasi isotermal, tidak ada perubahan suhu dan oleh karena itu energi internal tetap konstan.
Dalam hal ini, seluruh jumlah panas yang dipertukarkan dengan sistem diubah menjadi kerja dan sebaliknya.
→ Energi internal: transformasi isovolumetrik
Di transformasi isovolumetrik, tidak mungkin untuk melakukan pekerjaan, karena sistem dibatasi dalam wadah yang kaku dan tidak dapat diperluas. Dalam hal ini, seluruh jumlah panas yang dipertukarkan dengan sistem secara langsung mengubah energi internalnya.
→ Energi internal: transformasi isobarik
Dalam jenis transformasi ini, sistem dikenai tekanan konstan, oleh karena itu, pekerjaan yang dilakukan olehnya atau padanya dapat dihitung secara analitis.
→ Energi internal: transformasi adiabatik
Dalam transformasi adiabatik, tidak ada pertukaran panas antara sistem dan lingkungannya, oleh karena itu, variasi energi internal bergantung secara eksklusif pada kerja yang dilakukan oleh atau pada sistem.
Energi internal dalam proses siklik
Dalam setiap proses siklik, keadaan termodinamika suatu sistem, yang diwakili oleh variabel tekanan, volume, dan suhunya (P, V, T), adalah berubah, tetapi akhirnya kembali ke keadaan semula (P, V, T), oleh karena itu, variasi energi internal dalam jenis proses ini selalu nol (ΔU = 0).
Lihatjuga:Transformasi siklik
Lihatlah grafik di bawah ini, yang menunjukkan tiga transformasi termodinamika yang berbeda antara keadaan A dan B.
Karena ketiga transformasi (I, II dan III) meninggalkan keadaan A dan menuju ke keadaan B, variasi energi internal harus sama untuk semuanya, oleh karena itu:
Latihan energi internal
1) Dua mol gas diatomik ideal, dengan massa molar sama dengan 24 g/mol, ditemukan pada suhu 500 K di dalam wadah tertutup dan kaku dengan volume sama dengan 10-3 saya. Menentukan:
a) Modulus energi internal gas ini dalam joule.
b) Tekanan yang diberikan gas pada dinding wadah.
Resolusi:
Itu) Karena merupakan gas ideal dan diatomik, kita akan menggunakan rumus di bawah ini untuk menghitung energi internalnya:
Mengambil data yang diinformasikan dalam pernyataan latihan, kita akan memiliki perhitungan berikut untuk diselesaikan:
B) Kita dapat menentukan tekanan yang diberikan gas setelah kita mengetahui volume wadahnya: 10-3 saya. Untuk melakukan ini, kita akan menggunakan rumus berikut:
Oleh Saya. Rafael Helerbrock
