تعریف انرژی درونی فیزیک دهم

در فیزیک دهم، انرژی درونی (به انگلیسی: Internal energy) به مجموع انرژی جنبشی و پتانسیل ذرات تشکیل دهنده یک سیستم اطلاق می‌شود. این ذرات می‌توانند اتم‌ها، مولکول‌ها یا ذرات بنیادی باشند.

انرژی درونی با واحد ژول (J) اندازه‌گیری می‌شود و با نماد U یا E نشان داده می‌شود.

عوامل مختلفی بر انرژی درونی یک سیستم تأثیر می‌گذارند، از جمله:

حرکت ذرات: هرچه ذرات تشکیل دهنده سیستم با سرعت بیشتری حرکت کنند، انرژی جنبشی آنها و در نتیجه انرژی درونی سیستم بیشتر خواهد بود.

آرایش ذرات: آرایش ذرات در یک سیستم می‌تواند بر انرژی پتانسیل آنها و در نتیجه انرژی درونی سیستم تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، ذرات در یک جامد به دلیل نیروهای جاذبه بین مولکولی، انرژی پتانسیل کمتری نسبت به ذرات در یک گاز دارند.

دما: با افزایش دما، انرژی جنبشی ذرات افزایش می‌یابد و در نتیجه انرژی درونی سیستم نیز افزایش می‌یابد.

فاز ماده: انرژی درونی یک ماده در فازهای مختلف (جامد، مایع و گاز) متفاوت است. به طور کلی، انرژی درونی یک گاز بیشتر از انرژی درونی مایع با همان جرم و مایع بیشتر از انرژی درونی جامد با همان جرم است.

تغییرات انرژی درونی یک سیستم می‌تواند به روش‌های مختلفی رخ دهد، از جمله:

انجام کار: وقتی بر روی یک سیستم کار انجام می‌شود، انرژی درونی آن افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، وقتی یک وزنه را بلند می‌کنید، کار انجام می‌دهید و انرژی درونی وزنه و زمین افزایش می‌یابد.

انتقال حرارت: وقتی گرما به یک سیستم منتقل می‌شود، انرژی درونی آن افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، وقتی یک لیوان آب را روی اجاق گاز گرم می‌کنید، گرما از اجاق به آب منتقل می‌شود و انرژی درونی آب افزایش می‌یابد.

انجام واکنش شیمیایی: در جریان یک واکنش شیمیایی، پیوندهای شیمیایی بین اتم‌ها شکسته و پیوندهای جدیدی تشکیل می‌شود. این امر می‌تواند منجر به تغییر در انرژی درونی سیستم شود.

قانون بقای انرژی بیان می‌کند که انرژی نمی‌تواند خلق یا نابود شود، بلکه فقط می‌تواند از یک شکل به شکل دیگر تبدیل شود.

بنابراین، در یک سیستم بسته، مجموع انرژی درونی و سایر اشکال انرژی ثابت می‌ماند.

مطالعه انرژی درونی و تغییرات آن در علم ترمودینامیک اهمیت زیادی دارد. ترمودینامیک به بررسی روابط بین گرما، کار و سایر اشکال انرژی می‌پردازد.