Energía Interna

La energía interna se define como la energía asociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas. Está en una escala separada de la energía macroscópica ordenada, que se asocia con los objetos en movimiento. Se refiere a la energía microscópica invisible de la escala atómica y molecular. Por ejemplo, un vaso de agua a temperatura ambiente sobre una mesa, no tiene energía aparente, ya sea potencial o cinética. Pero en escala microscópica, es un hervidero de moléculas de alta velocidad que viajan a cientos de metros por segundo. Si el agua se tirase por la habitación, esta energía microscópica no sería cambiada necesariamente por la superimposición de un movimiento ordenada a gran escala, sobre el agua como un todo.

Las cantidades relacionadas con la energía, que son particularmente útiles en la termodinámica química son la entalpía, la energia libre de Helmholtz, y la energía libre de Gibbs.

Energía Microscópica

La energía interna representa energía a escala microscópica. En un gas monoatómico ideal, esto es exactamente, la energía cinética de traslación del movimiento lineal de los átomos tipo "esferas duras". El comportamiento del sistema está bien descrito por la teoría cinética. Sin embargo en los gases poliatómicos, tambien hay energía cinética rotacional y de vibración. Por tanto, en los líquidos y sólidos, hay energía potencial asociada con las fuerzas atractivas intermoleculares. Una visualización simplificada de las contribuciones a la energía interna puede ayudar en el conocimiento de las transiciones de fases y otros fenómenos que implican a la energía interna.

Ejemplo de Energía Interna

Cuando se calientan ambas muestras de agua y de cobre 1°C, la adición proporcionada a sus energías cinéticas es la misma en ambos casos, puesto que eso es lo que mide la temperatura. Pero para conseguir este incremento en el agua, se le debe añadir a la parte de energía potencial de la energía interna, una proporción de energía mucho mas grande. De modo que la energía total necesaria para aumentar la temperatura del agua es mucho mas grande, o sea; su calor específico es mayor.