Termodynamik - definition av intern energi
Halloj!
Jag har nyligen påbörjat en kurs i termodynamik och håller på att läsa om termodynamikens första huvudsats i min kursbok. Definitionen av intern energi är i princip obefintlig (författarna bestämde sig för att avsides författa en liten fin kommentar om det som om det vore trivialt och fortsatte sedan vidare), varför jag vänder mig hit.
Såvitt jag förstår det hittills är intern energi summan av ett systems mikroskopiska potentiella- och kinetiska energi(er). Vilka typer av interaktioner är det som bidrar till dessa storheter? Generellt definierades inte vad "mikroskopisk" ska betyda så jag har svårt att inordna energier som makroskopiska eller mikroskopiska. Hör det exempelvis till systemets mikroskopiska, kinetiska energi om en atom rör sig med en viss hastighet?
Man menar molekylernas (eller atomernas, om ämnet inte består av molekyler) rörelser. Det kan vara olika typer av translationsrörelser, rotationer, vibrationer etc. Generellt kan större molekyler röra sig på fler sätt än små molekyler. Man syftar också på den energi som är kemiskt lagrad i dessa molekyler, dvs i bindningarna. Om bindningarna är mer energirika är den inre energin högre.
Okej. Men varför kan man inte bestämma intern energi absolut generellt? Är det för att vi inte har uttryck för alla typer av energier?
Och angående bindningar, tänker man att en svagare bindning har mer energi än en starkare bindning (eftersom värme frigörs då en bindning bildas)?
Det finns nog inget bra sätt att mäta ett absolut värde, det är sällan heller intressant eftersom man bryr sig om ändringar i systemet. Därav ”-dynamik”, dvs man studerar något föränderligt.
Men bara för förståelsens skull - vad hindrar oss rent principiellt från att lägga ihop alla dessa energibidrag och ge ett absolut värde på ? Finns det energier vi inte känner till eller finns det något annat skäl?
Ett litet sidospår nu men jag har alltid haft ungefär samma fråga vad gäller elektrostatisk potential som man läser av i exemeplvis en normalpotentialtabell. Rent principiellt hade man väl kunnat hitta en "lägsta potential" i universum och satt den till noll? Även om det fungerar lika bra för praktiska tillämpningar att bara mäta mot en SVE.
Man måste ju välja en grundnivå, det måste man även göra med normalpotentialer då de alltid jämförs mot en referenspotential (normalt SHE).
Grundnivå i vilket avseende då vi talar om intern energi?
Ta rörelseenergin hos en molekyl, hur definierar du ”nollnivån” där?
Min naiva föreställning av rörelseenergi är att jag inte skulle behöva en nollnivå. Sett från min referensram skulle jag räkna med .
Då måste du fortfarande definiera v relativt något
Ja precis, en viss hastighet/fart finns ju bara i min referensram. Men om vi har bestämt en referensram, kan vi bestämma absolut då, principiellt?
I princip kan du ju definiera nuvarande tillståndet som grundnivå och därmed säga att den inre energin är 0, men det saknar betydelse inom termodynamiken eftersom du lika gärna skulle kunna definiera den som 100 J.
Men t.ex. den mikroskopiska, kinetiska energin är väl välbestämd givet en referensram? Alltså borde vi väl inte kunna sätta till vad som helst om vi känner referensramen? Det finns väl uttryck för de olika energierna som blir nollskilda givet vår referensram?
Jag tänker såhär: Om man har en enatomig ideal gas vid absoluta nollpunkten borde dess inre energi rimligen vara noll, men det är ju ett udda exempel eftersom det inte finns ideala gaser och man aldrig kan nå absoluta nollpunkten. Så rent teoretiskt håller jag med dig om att det bör gå att hitta någon sorts universell nollnivå, men eftersom man bara är intresserad av ändringen bryr man sig inte om det.
Edit: Fast samtidigt har man ju elektroner bundna till atomen…. Det får bli en enatomig… atomkärna? Men även den hålls ju ihop av bindningar. Hur man än vrider och vänder på det känns det som att man alltid kan ”skala bort” mer energi.
