Innere Energie

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo!

„Als innere Energie bezeichnet man den in einem Medium gebundenen
Energiebetrag, z.B. in Form von ungeordneter kinetischer Energie der Moleküle
in einem Gas oder potentieller Energie (Anziehungs-/Abstoßungskräfte) in
Festkörpern. Generell ist jede Energie, die nicht durch Bewegung des Körpers
als Ganzes verändert werden kann, zur inneren Energie zu zählen“

Die innere Energie erhöht sich ja, wenn man einen Körper z.B. erwärmt in dem
man sein Volumen verkleinert. Die kinetische Energie der Moleküle nimmt zu. Wie
verändert sich allerdings dabei die potentielle Energie der Moleküle (auf was
muss ich bei der Betrachtung der potentiellen Energie das Augenmerk lenkgen)??

Die Moleküle bewegen sich ja schneller wenn die Temperatur steigt --> es kommt
öfter vor, dass zwei oder mehrere Moleküle zusammenprallen.Aber das Volumen
wird ja kleiner, so dass die potentielle Energie ja auch nicht steigen kann,
oder?? Kann man sagen, dass bei Volumenausbreitung die potentielle Energie
steigt, da der Schwerpunkt der Flüssigkeit sich im Behälter z.B. nach oben
bewegt???

Danke für eure Hilfe

#2

Hallo Patrick,

zur inneren Energie trägt auch nur die innere potentielle Energie bei, also die Abstoßungs- oder Anziehungsenergie *zwischen* den Molekülen.

Beim idealen Gas ist der Betrag dieser inneren pot. Energie gleich Null, die Moleküle werden als frei beweglich angenommen und ändern ihre Bewegung nur aufgrund von Zusammenstößen.

Bei Festkörpern oder Flüssigkeiten kann die pot. Energie eine komplizierte Formel sein.

Was Du mit dem Beispiel der Volumausdehnung meinst: Die potentielle Energie, die sich hierbei ändert, ist das Ergebnis einer äußeren Kraft, sprich: in der Energiebilanz gehört diese Energie zur Arbeit „W“ und nicht zur inneren Energie „U“ (wenn Du die Symbole verstehst).

Gruß
Stefan

#3

Hi Patrick!

„Als innere Energie bezeichnet man den in einem Medium
gebundenen
Energiebetrag, z.B. in Form von ungeordneter kinetischer
Energie der Moleküle
in einem Gas oder potentieller Energie
(Anziehungs-/Abstoßungskräfte) in
Festkörpern. Generell ist jede Energie, die nicht durch
Bewegung des Körpers
als Ganzes verändert werden kann, zur inneren Energie zu
zählen“

Die innere Energie erhöht sich ja, wenn man einen Körper z.B.
erwärmt in dem
man sein Volumen verkleinert. Die kinetische Energie der
Moleküle nimmt zu. Wie
verändert sich allerdings dabei die potentielle Energie der
Moleküle (auf was
muss ich bei der Betrachtung der potentiellen Energie das
Augenmerk lenken)?

Innere potentielle Energie ensteht durch Auslenkung aus Potentialminima. Bei als punktförmig angenommenen Molekülen (z.B. beim idealen Gas) ist die Potentiallandschaft absolut eben, d.h. hier kann es keine potentielle innere Energie geben. Sobald Du aber ausgedehnte Moleküle betrachtest oder auch Atome in einem Festkörper gibt es prinzipiell zwei weitere Arten der Bewegung (außer der Translation): Rotation und Vibration/Libration. Bei diesen Bewegungen wird der Schwerpunkt nicht bewegt - trotzdem benötigt man Energie, um Moleküle in Rotation oder Vibration zu versetzen. Gasteilchen beispielsweise stoßen aneinander und versetzen sich gegenseitig in Rotation. Atome in Festkörpern wackeln stärker bei Erhöhung der potentiellen Energie („Phononen“).

Du siehst, mit der „konventionellen“ potentiellen Energie hat das also weniger zu tun.

Ciao Christoph C>

#4

Hallo,

wenn Du bei der Kompression keine Wärme abführst, steigt sehr wohl die innere Energie, denn die Temperatur steigt stärker als das Volumen abfällt. Es handelt sich um eine adiabatische Zustandsänderung. Hält man dagegen die Temperatur konstant (durch Wärmeabfuhr während der Kompression), dann ist es eine isotherme Zustandsänderung. In diesem Fall bleibt das Druck-Volumen-Produkt konstant, die innere Energie somit auch, die pot. Energie steigt allerdings um den Betrag der Kompressionsarbeit (für konstante Temperatur!).

Gruß

Dieter

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