Was versteht man unter "Innerer Energie" (Physik)?

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2 Antworten

Die innere Energie eines Systems ist im Wesentlichen kinetische Energie, und zwar ungeordnete, die das System oder vielmehr, die die Teilchen, aus denen das System besteht, auch im Ruhesystem seines Schwerpunkts besitzen.

Sie hängt eng mit der Temperatur zusammen, ist aber natürlich eine extensive Größe, d.h. ein doppelt so großes System gleicher Zusammensetzung besitzt bei gleicher Temperatur auch eine doppelte Innere Energie und hängt zudem von der molaren Wärmekapazität ab, die in einem idealen Gas, mit der Boltzmann-Konstante k_B, der Gaskonstante R = k_B·N_A und der Teilchenzahl N, pro Freiheitsgrad den Wert

c_m = ½·N·k_B = ½·n·R

besitzt. Die innere Energie der gleichen Menge eines mehratomigen Gases, das Rotations- und Schwingungsfreiheitsgrade besitzt, ist bei gleicher Temperatur also höher als bei einem einatomigen Gas. Bei einem Plasma spielt noch die Ionisationsenergie eine Rolle.

In realen Gasen und Flüssigkeiten wird der kinetische Anteil an der Inneren Energie noch um die durch die Wechselwirkungen zwischen den Atomen bzw. Molekülen bedingten potentiellen Anteil ergänzt. In Festkörpern, insbesondere in Kristallen, können die Atome, Moleküle und Ionen nur gegeneinander schwingen, weshalb man hier zu einer Beschreibung mit Quasiteilchen, den Phononen oder Schallquanten, zurückgreift. Hier ist immer potentielle und kinetische Energie im Spiel.

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Die innere energie eines körpers ist die summe aus potentieller und kinteischer energie aller teilchen eines körpers.

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