Energia interna

En física, la energia interna (U) d'un sistema intenta ser un reflex de l'energia a escala macroscòpica. Més concretament, és la suma de:

• la energia cinètica interna, és dir, de les sumes de les energies cinètiques de les individualitats que formen un cos respecte al centre de masses del sistema,
• la energia potencial interna, que és l'energia potencial associada a les interaccions entre estes individualitats.

L'energia interna no inclou l'energia cinètica traslacional o rotacional del sistema com un tot. Tampoc inclou l'energia potencial que el cos puga tindre per la seua localisació en un camp gravitacional o electrostàtic extern.

Tot cos posseïx una energia acumulada en el seu interior equivalent a l'energia cinètica interna més l'energia potencial interna.

Si pensem en constituents atòmics o moleculars, serà el resultat de la suma de la energia cinètica de les molècula o àtoms que constituïxen el sistema (de les seues energies de translació, rotació i vibració) i de la energia potencial intermolecular (deguda a les forces intermoleculars) i intramolecular de la energia d'enllaç.

• En un gas ideal monoatòmic bastarà en considerar l'energia cinètica de translació dels seus àtoms.
• En un gas ideal poliatòmic, deurem considerar ademés l'energia vibracional i rotacional de les mateixes.
• En un líquit o sòlit deurem afegir l'energia potencial que representa les interaccions moleculars.

Des del punt de vista de la termodinàmica, en un sistema tancat (o siga, de parets impermeables), la variació total d'energia interna és igual a la suma de les cantitats d'energia comunicades al sistema en forma de calor i de treball <math> \Delta U = Q + W</math> (en termodinàmica es considera el treball negatiu quan este entra en el sistema termodinàmic, positiu quan ix). Encara que la calor transmesa depén del procés en qüestió, la variació d'energia interna és independent del procés, només depén de l'estat inicial i final, per #lo que es diu que és una funció d'estat. De la mateixa manera<math>dU</math> és una diferencial exacta, a diferència de <math>\eth Q</math>, que depén del procés.