İç enerji nedir? Nasıl ölçülür? Isı ve sıcaklıktan farkı nedir?

İç enerji ya da termal enerji bir sistemin mikroskopik boyutlardaki enerjisidir. Sistemin atomlarının veya moleküllerinin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır. Yani moleküllerin hareketlerinden dolayı sahip oldukları enerji ile moleküller arası bağların enerjisi iç enerjiyi verir. İç enerjinin kinetik kısmını taneciklerin öteleme, dönme ve titreşim hareketleri; potansiyel kısmını atomlar ve moleküller arası elektrik kuvveti ve atom çekirdeğindeki kuvvetler oluşturur.

Bir sistemin makrosopik boyutlardaki potansiyel ve kinetik enerjisinden bağımsızdır. Bir sistem makroskopik olarak hareket etmese de sistemi oluşturan tanecikler hep hareket halindedir.

İç enerji bir enerji biçimidir ve bir sistemin durumunu gösteren bir özelliğidir. Bir sistem yalıtılmış da olsa, yani çevresiyle ısıl temas halinde olmasa da, sistemin iç enerjisi vardır.

Skaler bir büyüklüktür ve türetilmiş bir niceliktir, U simgesiyle gösterilir. Birimi enerji birimiyle aynıdır, joule (J)’dür.

İç enerji madde miktarına göre değişir. Örneğin, aynı sıcaklıktaki bir bardak suyla bir küvet dolusu suyun iç enerjisi farklıdır. Küvetteki su bardaktakinden çok fazla olduğu için ve ikisi de aynı sıcaklıkta olduğu için küvetteki suyun iç enerjisi daha fazladır.

İç enerji sıcaklığa göre de değişir. Sıcaklığı yüksek bir sistemin iç enerjisi de aynı cins ve aynı miktarda madde olan daha düşük sıcaklıktaki bir sistemden fazladır.

Ütü çok sıcak derken ütünün ısısı çok fazla demek istemiyoruz, ütünün iç enerjisi fazla demek istiyoruz. Çünkü ısı ütünün bir özelliği değildir, ama iç enerji ütünün özelliğidir.

İç enerji nasıl ölçülür?

Doğrudan ölçülemez. Ama iç enerjideki değişim ölçülebilir. İç enerjideki değişim sisteme verilen ısı ve yapılan işin toplamına eşittir.

∆U = Q + W

Eğer sisteme ısı verilmiş ya da iş yapılmışsa iç enerji artar. Eğer sistem ısı vermiş ya da iş yapmışsa iç enerji azalır.

İç enerji hangi durumda en az olur?

Tüm atomların ve moleküllerin hareketleri mutlak sıfırda, -273,15°C yani 0 K sıcaklıkta sona erer. Moleküllerin kinetik enerjisi kalmaz. Hiç bir maddeyi mutlak sıfır sıcaklığının altına soğutmak mümkün değildir. Bu nedenle tüm maddelerin iç enerjisinin en az olduğu sıcaklık mutlak sıfırdır.

İç enerjinin ısı ve sıcaklıktan farkı nedir?

İç enerji bir sistemin sahip olduğu enerjinin kendisidir. Isı, iç enerjideki değişimdir, değişen enerji miktarının aktarılmasıdır. Sıcaklık ise ısıdan da iç enerjiden de tamamen farklıdır, bir sistemin moleküllerinin sahip olduğu ortalama kinetik enerjiyle ilişkili temel bir büyüklüktür.

İç enerji ile ilgili Fizik dersi Kazanımları

9.5.1.1. Isı, sıcaklık ve iç enerji kavramlarını açıklar.

• Entalpi ve entropi kavramlarına girilmez.
• Isı ve sıcaklık kavramlarının birimleri ve ölçüm aletlerinin adları verilir.