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chemie:energetik:innereenergie [2025/10/21 13:27] – [Die innere Energie U] technikchemie:energetik:innereenergie [2025/10/22 07:56] (aktuell) – [Die innere Energie U] technik
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 ==== Einleitung ==== ==== Einleitung ====
-In Stoffen ist Energie gespeichert. Manche Energieform ist relativ leicht zu "begreifen": Ein glühendes Stück Metall hat spürbar Energie, die wir unmittelbar wahrnehmen können. Einem Pflasterstein, der 2m hoch auf einem Podest liegt, sieht man seine Lageenergie nicht an. Erst wenn er uns von seinem Sockel auf den Fuß fällt, wird deutlich, dass er eine höhere Energie gespeichert hat als sein Pedant auf dem Boden. Gemäß Definition handelt es sich sowohl bei dem glühenden Stück Metall als auch bei dem Stein im [[zustandsgroesse|thermodynamische Systeme]]. +In Stoffen ist Energie gespeichert. Manche Energieform ist relativ leicht zu "begreifen": Ein glühendes Stück Eisen hat spürbar Energie, die wir unmittelbar wahrnehmen können. Kaltes Eisen kann mit Sauerstoff zu Eisenoxid reagieren, wobei weitere Energie in Form von Wärme frei wird. Diese Energie sehen wir dem Eisenstück nicht direkt an. Es sind aber neben Wärme weitere Energieformen in dem Eisenstück gespeichert. Gemäß Definition handelt es sich bei dem Stück Eisen um ein [[zustandsgroesse|thermodynamisches System]]. 
  
 ==== Die innere Energie U ==== ==== Die innere Energie U ====
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 Im Zustand 2 besitzt das System eine höhere Temperatur als im Zustand 1. Diese Energie wird frei und an die Umgebung abgegeben, wenn man das System abkühlen lässt. Also muss dass System im Zustand 2 mehr Energie besitzen als im Zustand 1. Es kann weitere Wärme an die Umgebung abgegeben werden, wenn man das System in eine kältere Umgebung bringt, da Wärme immer zum System mit der geringeren Temperatur hin übertragen wird. Neben der Temperatur verändern sich bei der Abkühlung u.U. weitere Zustandsgrößen wie etwa das Volumen.  Im Zustand 2 besitzt das System eine höhere Temperatur als im Zustand 1. Diese Energie wird frei und an die Umgebung abgegeben, wenn man das System abkühlen lässt. Also muss dass System im Zustand 2 mehr Energie besitzen als im Zustand 1. Es kann weitere Wärme an die Umgebung abgegeben werden, wenn man das System in eine kältere Umgebung bringt, da Wärme immer zum System mit der geringeren Temperatur hin übertragen wird. Neben der Temperatur verändern sich bei der Abkühlung u.U. weitere Zustandsgrößen wie etwa das Volumen. 
  
-Wenn man das Becherglas vom z.B. Experimentiertisch heruntenstößt, wird seine gespeicherte Lageenergie frei. Das System enthält also neben Wärmeenergie zusätzlich Energie in anderer Form. Die Summe der gesamten in einem System gespeicherten Energie nennt man die **innere Energie U**.+Wie in dem Stück Eisen könnten in der Flüssigkeit weitere Energieformen gespeichert sein, etwa chemische Energie wie bei Brennstoffen wie Diesel oder Benzin. Die Summe der gesamten in einem System gespeicherten Energieformen nennt man die **innere Energie U**.
  
 <WRAP center round info 95%> <WRAP center round info 95%>
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 </WRAP> </WRAP>
  
-Wenn sich die innere Energie eines Systems **ändert**, leist es **Arbeit W** (engl. "Work") an seiner Umgebung. Wenn z.B. ein Sprengstoff zur Explosion gebracht wird, vergrößert sich das Volumen der beteiligten Chemikalien in kurzer Zeit erheblich. Zusätzlich wird eine große **Wärmemenge (Q)** frei.+Wenn sich die innere Energie eines Systems **ändert**, leistet es **Arbeit W** (engl. "Work") an seiner Umgebung. Wenn z.B. ein Sprengstoff zur Explosion gebracht wird, vergrößert sich das Volumen der beteiligten Chemikalien in kurzer Zeit erheblich. Zusätzlich wird eine große **Wärmemenge (Q)** frei. 
 + 
 +Die Wärmemenge Q wird für uns noch sehr wichtig werden, weil über die abgegebene Wärmemenge Aussagen über den Energieaustausch bei chemischen Reaktionen treffen kann. Q ist über die [[warmekapazitaet|Wärmekapazität]] leicht berechenbar, während das bei der Arbeit W etwas komplexer ist.   
 + 
 +Die Änderung der inneren Energie $\Delta U$ kann folgendermaßen definiert werden: 
 + 
 +$$\Delta U = Q + W$$  
 + 
 +Die Einheit von $\Delta U$ lautet: 
 + 
 +$$[\Delta U] = J (Joule)$$ 
 + 
 +<WRAP center round tip 95%> 
 +**Der absolute Wert von U ist nicht bestimmbar!**\\ 
 +Da nicht bekannt ist, welche Energieformen in einem thermodynamischen System gespeichert sind, können nur Energieänderungen $\Delta U$ bestimmt werden.  
 +</WRAP> 
 + 
 +<WRAP center round important 95%> 
 +**Innere vs. äußere Energie**\\ 
 +Es gibt auch die äußere Energie, etwa wenn das Stück Eisen aus der Einleitung Lageenergie oder kinetische Energie besitzt, wenn es z.B. geworfen wird und dann auf die Erde fällt. Diese Energieformen werden nicht zur inneren Energie gezählt und spielen in chemischen Kontexten nur sehr selten eine Rolle. 
 +</WRAP> 
 + 
  
-  
  
-==== Die innere Energie in Bezug auf chemische Prozesse ====