الطاقة الداخلية (Internal Energy) لجسم ما هي مجموع كل طاقات الجزيئات التي تتكون منها، بما في ذلك الطاقة الحركية للذرات والجزيئات (ناتجة عن حركتها الانتقالية، الدورانية، والاهتزازية)، والطاقة الكامنة الناتجة عن التفاعلات بين الجزيئات (مثل الروابط الكيميائية والقوى بين الجزيئية). لا تشمل الطاقة الداخلية الطاقة الكامنة أو الحركية للجسم ككل (أي طاقة الحركة أو الوضع بالنسبة لمحيطها). بمعنى آخر، إنها الطاقة الموجودة *داخل* النظام.

حساب الطاقة الداخلية :

لا يمكن حساب الطاقة الداخلية مباشرةً بطريقة عملية، لأنها تتضمن عددًا هائلاً من الجزيئات وقياس طاقتها الفردية أمر مستحيل عملياً. بدلاً من ذلك، يتم استخدام التغيرات في الطاقة الداخلية (ΔU) بدلاً من قيمتها المطلقة. يمكن حساب التغيير في الطاقة الداخلية باستخدام قانون الديناميكا الحرارية الأول:

ΔU = Q - W

حيث:

* ΔU:

التغير في الطاقة الداخلية للنظام. زيادة في الطاقة الداخلية تعني ΔU u003e 0، ونقصان يعني ΔU u003c 0.
*

Q:

كمية الحرارة المُمتصة أو المُفقدة من قِبل النظام. Q u003e 0 يعني امتصاص حرارة، و Q u003c 0 يعني فقدان حرارة.
*

W:

الشغل المبذول من قِبل النظام أو على النظام. W u003e 0 يعني قيام النظام بشغل، و W u003c 0 يعني بذل شغل على النظام.

ملاحظات هامة:

*

العمليات المختلفة:

تعتمد قيم Q و W على نوع العملية الديناميكية الحرارية (مثل: ثابتة الحجم، ثابتة الضغط، أديباتية، إلخ). على سبيل المثال، في عملية ثابتة الحجم، W = 0، وبالتالي ΔU = Q.
*

الأنظمة المعقدة:

بالنسبة للأنظمة المعقدة، يصبح حساب ΔU أكثر تعقيدًا وقد يتطلب استخدام طرق تقريبية أو نماذج رياضية.
*

الوظيفة للدالة الحالة:

الطاقة الداخلية هي دالة حالة، مما يعني أن تغيرها يعتمد فقط على حالتي النظام الابتدائية والنهائية، وليس على المسار المتبع للوصول من حالة إلى أخرى.


باختصار، لا يمكننا معرفة قيمة الطاقة الداخلية المطلقة لنظام ما، لكننا قادرون على قياس و حساب التغيرات في هذه الطاقة باستخدام قانون الديناميكا الحرارية الأول.