تعرف على علم الكيمياء
– الطاقة الداخلية لنظام ما هي مجموع أشكال الطاقة المحتملة مثل طاقة التجاذب والتنافر بین الإلكترونات وأنویة الذرات والجزیئات داخل النظام وجمیع أشكال الطاقة الأخرى.
محتويات الموضوع
تعريف الطاقة الداخلية Internal Energy (E)
– تعرف الطاقة الداخلية لنظام بأنھا مجموع أشكال الطاقة المحتملة مثل طاقة التجاذب والتنافر بین الإلكترونات وأنویة الذرات والجزیئات داخل النظام وجمیع أشكال الطاقة الأخرى من انتقالية (transitional) ، ودورانية (rotational) ، واھتزازیة (vibrational
– الطاقة الداخلية لأي نظام معزول تكون قیمة ثابتة.
– والقیمة الحقیقیة للطاقة الداخلیة (E) لأي نظام غیر معروفة ولا یمكن حسابھا بالضبط.
قیاس الطاقة الداخلية المطلقة (E) للنظام عند حالة معینة
– لا یمكن قیاس الطاقة الداخلیة المطلقة (E) للنظام عند حالة معینة وذلك للأسباب الآتية كما يلي:
(1) لأن الطاقة الموجودة في النظام عدیدة (طاقة روابط، الطاقة الحركیة للجزیئات، طاقة تجاذب بین الإلكترونات والبروتونات، طاقة التجاذب بین الجزیئات…).
(2) لعدم معرفتنا بسرعة حركة جزیئات النظام، وكذلك لعدم معرفتنا بقوى التجاذب بین الجزیئات على النظام.
– ولكن غالباً تقاس ΔE عندما یتغیر النظام من حالة الى أخرى حیث:
E1 = E2 – ΔE
ΔE: التغير في الطاقة الداخلیة للنظام
E2: وھي الطاقة الداخلیة النھائیة للنظام ویرمز لھا أحیاناً ((Ef)
E1: وھي الطاقة الداخلیة الإبتدائیة للنظام. ویرمز لھا أحیاناً (Ei)
– وتھتم الدینامیكا الحراریة فقط بدراسة التغیرات في الطاقة الداخلیة المصاحبة للتفاعلات والتغیرات الكیمیائیة والتي یمكن قیاسھا.
– وكما ھو معروف فإن التفاعلات أو التغیرات الكیمیائیة یصاحبھا كسر للروابط وإعادة ترتیب للذرات (ینتج عنھ تكوین مركبات جدیدة وھي المواد الناتجة) مما یؤدي الى تغیر في الطاقة الداخلیة (المواد الناتجة تكون لھا طاقة داخلیة تختلف عن طاقة المواد الأصلیة).
أسباب تغیر الطاقة الداخلية
– یعزى تغیر الطاقة الداخلیة لنظام ما الى تغیر نوع واحد أو أكثر من أشكال الطاقة المختلفة التي تكون الطاقة الداخلیة للنظام.
– وتتغیر الطاقة لأي مجموعة إذا بذلت شغلاً أو بذل علیھا شغل، أو إذا امتصت أو أطلقت حرارة.
النتائج المترتبة على زیادة الطاقة الداخلية
یمكن أن تؤدي زيادة الطاقة الداخلية لنظام ما الى:
(1) ارتفاع درجة حرارة النظام.
(2) تغیر طور المادة المكونة للنظام كحدوث الذوبان أو التبخر.
(3) أو أن یحدث تفاعل كیمیائي في الأنظمة الكیمیائیة إذا كانت الزیادة في الطاقة الداخلیة كافیة لكسر الروابط الكیمیائیة وتسمح بتكوین روابط جدیدة.
النتائج المترتبة على انخفاض الطاقة الداخلیة
انخفاض الطاقة الداخلیة لنظام ما یمكن أن یؤدي الى:
(1) انخفاض درجة الحرارة للنظام.
(2) أو تغیر في الطور كحدوث تجمد أو تكثف.
الطاقة الداخلیة هي دالة حالة
– الطاقة الداخلیة تابعة لحالة النظام (دالة حالة) أي أنھا تعتمد على الحالة الإبتدائیة والحالة النھائیة للنظام (ولا تعتمد على المسار الذي یسلكه النظام).
دالة الحالة Function of State
– دالة الحالة هي تلك الخاصية أو الكمية التي تعتمد فقط على الحالة الأبتدائية قبل التغير ، والحالة النھائیة بعد التغیر، بغض النظر عن الطریق أو المسار الذي تم من خلاله التغیر.
– ومن أمثلتها: الإنثالبي (H) ، الطاقة الداخلية (U) ، الأنتروبي (S) ، الطاقة الحرة (G)
– أما الكنيات (q) ، (W) (كمیة الحرارة والشغل) فإن قیمتھا تتغیر كثیراً بتغیر ظروف التجربة. وبالتالي فھي لا تعتبر (دالة حالة أو تابع حالة) حیث أنھا تعتمد على المسار والخطوات التي تم من خلالھا التغیر. ولا تعتمد على الحالة الإبتدائیة والحالة النھائیة فقط.
– المراجع: أسس الكيمياء العامة والفيزيائية – الجزء الأول.عمر بن عبد الله الهزازي ، قسم الكيمياء- كلية العلوم – جامعة أم القرى – المملكة العربية السعودية
