Енергія внутрішня

Вну́трішня ене́ргія — частина повної енергії системи за вирахуванням енергії руху системи як цілого (енергії кінетичної та енергії потенціальної); одне з фундаментальних понять, яке використовують у термодинаміці, фізиці статистичній, фізиці суцільного середовища та суміжних галузях.

Історична довідка

Поняття «внутрішня енергія» під гаслом «енергія» 1850 увів у термодинаміку Р. Клаузіус. Фізик В. Томсон (лорд Кельвін, 1824–1907; Велика Британія) у статті «Про динамічну теорію теплоти» (англ. «On the dynamic theory of heat»; 1851) дав новій фізичній величині трактування і назву «механічна енергія». Термін «внутрішня енергія» (англ. «internal energy») належить В. Дж. М. Ренкіну.

Характеристика

Внутрішня енергія є однією з функцій стану. Тому її значення залежить від стану термодинамічної системи й не залежить від шляху, яким система прийшла до нього. Внутрішня енергія є скалярною величиною, яка не залежить від вибору системи відліку. Також вона є адитивною величиною: внутрішня енергія системи дорівнює сумі внутрішніх енергій її підсистем.

Як термодинамічний потенціал, внутрішня енергія U (V, N, S) залежить від об’єму V, числа частинок у системі N та ентропії S. Для квазістатичних процесів за відсутності зовнішніх полів виконується співвідношення dU = T dS-p dV + μ dN для диференціалу внутрішньої енергії, де T — температура, p — тиск, μ — хімічний потенціал.

Через співвідношення δQ = dU + δW, що є одним із формулювань термодинаміки першого начала, внутрішню енергію пов’язують із кількістю тепла δQ та роботою δW. Для адіабатичних процесів, коли немає обміну теплом між системою та її оточенням, з умови δQ = 0 випливає неможливість створення вічного двигуна першого роду: робота, яку може виконати система, здійснюється лише за рахунок зменшення її внутрішньої енергії, що є величиною скінченною.

Література

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика : в 10 т. 5-е изд. Москва : Физматлит, 2005. Т. 5: Статистическая физика. Ч. 1. 616 с.
2. Ansermet J. P., Brechet S. D. Principles of Thermodynamics. Cambridge; New York : Cambridge University Press, 2019. 530 p.
3. Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика : в 4 т. 6-е изд., перераб. и доп. Москва : URSS, 2021. Т. 1: Термодинамика. 328 с.

Автор ВУЕ

В. В. Ігнатюк

Покликання на цю статтю: Ігнатюк В. В. Енергія внутрішня // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Енергія внутрішня (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 29.11.2023

[[Категорія:]]