Indre energi

Indre energi $U$ er inden for termodynamikken en betegnelse for den samlede energi i et system. Da det er praktisk svært eller umuligt at bestemme den samlede energi, fokuseres i stedet hellere på ændringen $dU$ . Den indre energi ændres, når der tilføres varme $Q$ , eller når der udføres et arbejde $W$ på systemet

dU=\delta Q+\delta W

hvor $U$ er en tilstandsfunktion, hvilket vil sige, at den er uafhængig af formen for tilført energi, mens varme og arbejde er ineksakte differentialer angivet med $\delta$ . Dette er termodynamikkens 1. lov.^[1]

Udtryk for varme og arbejde

Arbejde mod en kraft $F$ over en afstand $dx$ er givet ved

\delta W=-Fdx

hvor det negative fortegn angiver, at det er energien, der går ind i systemet. For et stempel, der sammenpresser en gas, er kraft givet ved gassens tryk $p$ gange stemplets overfladeareal $A$ :

\delta W=-pAdx

Siden volumenet dermed ændres

dV=Adx

er arbejdet givet ved

\delta W=-pdV

For reversibel varmeudvekling $\delta Q_{\text{rev}}$ kan definitionen på entropi $S$ bruges

dS\equiv {\frac {\delta Q_{\text{rev}}}{T}}

hvor $T$ er temperaturen. For en reversibel proces kan ændringen i indre energi altså skrives som:

$dU=TdS-pdV$

Da alle størrelserne i dette udtryk er tilstandsfunktioner, gælder udtrykket også for irreversible processer. Indre energi kan altså skrives som en funktion af $S$ og $V$ , når arbejdet er volumenarbejde:^[2]

U=U(S,V)

Hvis $S$ og $V$ er upraktiske variable til et bestemt formål, kan den indre energi erstattes med et andet termodynamisk potential.^[3]

Kildehenvisninger

^ Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "11 Energy". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 104+107. ISBN 978-0-19-856770-7.
^ Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "14 Entropy". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 136-139. ISBN 978-0-19-856770-7.
^ Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "16 Thermodynamic potentials". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 164-167. ISBN 978-0-19-856770-7.

Spire

Denne artikel om fysik er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den.

[blundell_104+107-1] Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "11 Energy". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 104+107. ISBN 978-0-19-856770-7.

[blundell_136-2] Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "14 Entropy". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 136-139. ISBN 978-0-19-856770-7.

[blundell_164-167-3] Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "16 Thermodynamic potentials". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 164-167. ISBN 978-0-19-856770-7.

[1]

[2]

[3]