Quais são as duas maneiras gerais para aumentar a energia interna de uma substância?

A energia interna de uma substância é a soma das formas microscópicas de energia da referida substância, de acordo com Yunus Cengel e Michael Boles no seu livro de 2004, "Termodinâmica: uma abordagem de engenharia." Esta energia microscópica está relacionado com a estrutura molecular de, e grau de actividade molecular dentro, a substância. Moléculas possuem energia cinética, potencial e química.

Cengel e Boles, note que o símbolo universal para a energia interna, "VOCÊ," apareceu pela primeira vez nas obras de físicos Rudolf Clausius e William Rankine, na segunda metade do século 19.

A porção de energia interna de uma substância associada com a energia cinética das suas moléculas é comumente referido como energia sensível. A energia cinética é a energia do movimento e é feito de energia translacional, rotação, vibração e rotação, como descrito abaixo.

As moléculas de uma substância gasosa mover continuamente através do espaço com um pouco de velocidade e, portanto, possuem uma energia cinética chamada energia translacional. Os átomos de dentro das moléculas de qualquer substância também rodar em torno de um eixo de rotação produzindo energia atómica. Estes átomos também podem vibrar sobre o seu centro de massa comum dentro das moléculas. Esta energia é denominada energia vibracional. Finalmente, os elétrons dentro dos átomos de rodar em torno do núcleo atômico (energia rotacional) e girar sobre seu próprio eixo individuais (energia de rotação).

A energia sensível de uma substância é proporcional à temperatura do referido sistema. Um aumento da temperatura, por conseguinte, resulta num aumento da energia interna.

Uma porção da energia interna é também associado com as forças de ligação entre as moléculas de uma substância. Estas forças de ligação são mais fortes na forma de um sólido, mais fraca em um líquido e mais fraco em um gás. Se a energia suficiente é adicionado a um líquido, por exemplo, então as suas moléculas tornam-se energizado o suficiente para quebrar estas ligações intermoleculares, e o líquido torna-se um gás. A substância é dito ter sofrido uma fase change- a energia interna associada com esta mudança é chamado de energia latente. A presença desta energia latente significa que possui um gás mais energia do que um líquido, que por sua vez contém mais energia do que um sólido. Uma substância na fase gasosa ou líquida, portanto, possui o potencial para libertar a energia latente quando se muda para uma fase de menor energia, por conseguinte, o termo de energia potencial.

A energia que liga os átomos juntos para formar moléculas e que os títulos de electrões para o núcleo atómico é referido como energia química, o que também contribui para a energia interna de uma substância. A única forma de alterar esta energia é por meio de uma reacção química, que é menos comum em processos termodinâmicos.

A transferência de calor é um processo de transferência de energia accionado por uma diferença de temperatura. O trabalho é qualquer processo de transferência de energia impulsionada por uma força que não seja uma diferença de temperatura. O trabalho é feito quando uma força age sobre algum deslocamento ou distância. de transferência de calor em conjunto e trabalho representam os dois modos gerais para alterar a energia de uma substância.

Para que a energia interna de uma substância de aumento, quer o calor deve ser transferido para a substância ou de trabalho deve ser executada nele.

A transferência de calor a uma substância pode ser conseguida por trazendo-o em contacto com outra substância ou sistema com uma temperatura mais elevada. Como o calor é transferido de um quente a uma substância fria, a temperatura do frio aumenta substância, resultando num aumento da energia interna.

O trabalho pode ser feito de uma substância em uma variedade de formas. Um exemplo típico é o trabalho de limite, tal como em um dispositivo de êmbolo e cilindro em que um limite do sistema (de pistão) exerce uma força sobre a substância, uma vez que se move ao longo de uma distância durante um curso de compressão. A substância é comprimida, e as moléculas são forçados a ficar mais próxima uns com os outros. As forças intermoleculares, portanto, aumentar, e a energia potencial da substância e seu aumento interno da energia.

Um segundo exemplo comum ocorre durante o trabalho de eixo no qual é aplicada uma força a um veio sobre uma certa distância, chamado o braço do momento ou a distância de alavanca, o que resulta em rotação. Esta energia de rotação é então transferido para o sistema, provocando um aumento na actividade molecular e, por conseguinte, um aumento da energia interna.