O energia interna , de acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, é entendido como aquele ligado ao movimento aleatório de partículas dentro de um sistema. Por exemplo: baterias, mexa um líquido, vapor de água. Distingue-se da energia ordenada dos sistemas macroscópicos, associada aos objetos em movimento, na medida em que se refere à energia contida pelos objetos em escala microscópica e molecular.
R) Sim, um objeto Pode estar em completo repouso e sem energia aparente (nem potencial nem cinética), e ainda assim ser um enxame de moléculas em movimento, movendo-se a altas velocidades por segundo. Na verdade, essas moléculas estarão se atraindo e se repelindo dependendo de suas condições químicas e fatores microscópicos, apesar de não haver nenhum movimento observável.
A energia interna é considerada uma extensa magnitude , isto é, relacionado à quantidade de matéria em um determinado sistema de partículas. Pois compreende a totalidade de outras formas de energia elétrica, cinética, química e potencial contidas nos átomos de uma determinada substância.
Esse tipo de energia geralmente é representado pelo sinal U.
Variação de energia interna
A energia interna do sistemas de partículas pode variar, independentemente de sua posição espacial ou forma adquirida (no caso de líquidos e gases). Por exemplo, ao introduzir calor em um sistema fechado de partículas, adiciona-se energia térmica que afetará a energia interna do todo.
No entanto, a energia interna é uma função estatal , ou seja, não atende à variação que liga dois estados da matéria, mas sim ao seu estado inicial e final. É por isso que o cálculo da variação da energia interna em um determinado ciclo sempre será nulo, pois os estados inicial e final são um e o mesmo.
As formulações para calcular essa variação são:
- ΔU = UB – VOCÊUMA onde o sistema passou do estado A para o estado B.
- ΔU= -W nos casos em que é realizado um trabalho mecânico W, que resulta na expansão do sistema e na diminuição de sua energia interna.
- ΔU = Q nos casos em que adicionamos energia calórica que aumenta a energia interna.
- ΔU = 0 em casos de mudanças cíclicas de energia interna.
Todos esses casos e outros podem ser resumidos em uma equação que descreve o Princípio de Conservação de Energia no sistema:
ΔU = Q+W
Exemplos de energia interna
- Baterias. No corpo das baterias carregadas, aloja-se uma energia interna utilizável, graças às reações químicas entre os ácidos e os metais pesados no seu interior. A referida energia interna será maior quando sua carga elétrica estiver completa e menor quando tiver sido consumida, embora no caso de baterias recarregáveis esta energia possa ser aumentada novamente introduzindo eletricidade da tomada.
- Gases comprimidos. Considerando que os gases tendem a ocupar o volume total do recipiente em que estão contidos, pois sua energia interna variará na medida em que essa quantidade de espaço for maior e aumentará quando for menor. Assim, um gás disperso em uma sala tem menos energia interna do que se o comprimíssemos em um cilindro, pois suas partículas serão forçadas a interagir mais estreitamente.
- Aumentar a temperatura da matéria. Se aumentarmos a temperatura de, por exemplo, um grama de água e um grama de cobre, ambos até uma temperatura base de 0 °C, notamos que, apesar de ser a mesma quantidade de matéria, o gelo exigirá uma quantidade maior de total energia para atingir a temperatura desejada. Isso porque seu calor específico é maior, ou seja, suas partículas são menos receptivas à energia introduzida do que as do cobre, adicionando calor à sua energia interna muito mais lentamente.
- Agitar um líquido. Quando dissolvemos açúcar ou sal em água, ou promovemos misturas semelhantes, costumamos agitar o líquido com um instrumento para promover maior dissolução. Isso se deve ao aumento da energia interna do sistema produzida pela introdução dessa quantidade de trabalho (W) proporcionada por nossa ação, o que permite maior reatividade química entre as partículas envolvidas.
- Vapor de água. Colocando água para ferver, veremos que o vapor tem uma energia interna maior que a água no estado líquido no recipiente. Isso porque, apesar de serem as mesmas moléculas (o composto não mudou), para induzir a transformação física adicionamos uma certa quantidade de energia térmica (Q) à água, induzindo uma maior agitação de suas partículas.
Outros tipos de energia
| Energia potencial | Energia mecânica | Energia cinética |
| Energia hidroelétrica | Energia interna | energia calórica |
| Energia elétrica | Energia térmica | Energia geotérmica |
| Energia química | Energia solar | Energia sonora |
| Energia eólica | Energia nuclear | Energia hidraulica |