8.1 Indre energi og varme
Kapittel 8: Termofysikk
Dette kapittelet skrives fortsatt.
Alt stoff er bygget opp av atomer og molekyler i stadig bevegelse. Den samlede energien knyttet til disse mikroskopiske bevegelsene og posisjonene kalles indre energi \(U\).
Den indre energien deles i to: kinetisk indre energi (bevegelsesenergi til molekylene) og potensiell indre energi (energi lagret i bindingene mellom molekylene).
Den kinetiske delen har tre bidrag:
Translasjon — molekylene beveger seg lineært fra sted til sted. Temperaturen \(T\) er direkte knyttet til nettopp denne bevegelsen.
Vibrasjon — atomene innad i molekylet svinger frem og tilbake.
Rotasjon — molekylet spinner rundt sin egen akse.
Den potensielle delen inkluderer energi lagret i faseoverganger (f.eks. isen som smelter) og i kjemiske bindinger.
Indre energi og dens komponenter. Temperaturendring \(\Delta T\) er knyttet til den translatoriske kinetiske energien.
Den indre energien kan økes på to måter: ved å tilføre varme, eller ved å utføre arbeid på systemet. Bremseklosser varmes opp av friksjon (arbeid), og en kopp te avkjøles ved å avgi varme til omgivelsene.
Varme \(Q\) er indre energi som overføres fra ett system til et annet utelukkende på grunn av en temperaturforskjell \(\Delta T\). Varme er ikke noe et system «har» — det er energi i bevegelse mellom systemer.
Temperatur og varme er to ulike størrelser. Temperaturen forteller om den gjennomsnittlige translasjonsenergien til molekylene. Varme forteller om overføringen av energi mellom to systemer på grunn av temperaturforskjellen mellom dem.