Notranja energija

Nótranja energíja (oznaka W_n in tudi U) je oblika energije, ki jo ima telo zaradi svojega stanja. K njej se šteje kinetično energijo, ki jo imajo atomi in molekule snovi zaradi svojega gibanja, ter prožnostno energijo, ki jo imajo atomi in molekule v snovi zaradi medsebojnih privlačnih ali odbojnih sil.

Termodinamski potenciali
Notranja energija: ${\displaystyle W_{n}(S,V)}$
Prosta energija: ${\displaystyle F(T,V)=W_{n}-TS}$
Entalpija: ${\displaystyle H(S,p)=W_{n}+pv}$
Prosta entalpija: ${\displaystyle G(T,p)=W_{n}+pV-TS}$
p p u

Pri enoatomnem idealnem plinu je notranja energija kar enaka vsoti posameznih translacijskih kinetičnih energij, ki jo imajo atomi plina. Pri večatomnem idealnem plinu je treba poleg translacijske kinetične energije upoštevati še prispevke zaradi vrtenja in nihanja molekul. Pri neidealnih plinih, še bolj pa pri tekočinah in trdnih snoveh je treba k tem prispevkom prišteti še potencialno energijo molekul zaradi medmolekulskih sil. K notranji energiji se šteje tudi kemično energijo, ki se spreminja ob nastanku in razgradnji kemijskih vezi, in jedrsko energijo, ki se sprošča ob preoblikovanju atomskih jeder.

Termodinamika se navadno omeji na obravnavo primerov, pri katerih telo na začetku in koncu poskusa miruje, prav tako pa se ne premakne njegovo masno središče. V tem primeru je notranja energija edini prispevek k energiji. Prvi zakon termodinamike se lahko zato zapiše v obliki, ki pravi, da je sprememba notranje energije telesa enaka vsoti dovedene ali odvedene toplote Q ter dovedenega ali odvedenega dela A:

${\displaystyle \Delta W_{n}=Q+A\!\,.}$