Energía interna

En un estado determinado, esto es, a una presión y temperatura dadas, todo sistema químico posee una cierta cantidad de energía que llamaremos energía interna, U; se trata de la energía cinética (de traslación, rotación y vibración) de las partículas que componen el sistema, así como de la energía potencial de los electrones en el átomo o de las partículas ligadas en el núcleo.

La energía interna es una función de estado, es decir, en cada estado el sistema posee una energía interna determinada y, al pasar de un estado a otro, experimenta una variación que no depende del camino seguido, sino del estado inicial y final. Por absorción o cesión de calor o cualquier forma de trabajo, la energía interna se modifica y el sistema cambia a un estado distinto, de manera que:

donde ΔU es la diferencia de energía existente entre dos estados de un sistema y es independiente del camino recorrido para pasar de un estado a otro, es decir:

La ecuación ΔU = q - w constituye la expresión del primer principio de la termodinámica, que podemos enunciar así: Cualquier cambio de la energía interna de un sistema es la suma del calor q comunicado al sistema, menos el trabajo w realizado por el sistema.

El primer principio de la termodinámica puede enunciarse también del modo siguiente: la variación de energía interna ΔU de un sistema, al pasar de un estado 1 a un estado 2, es igual a la suma algebraica de todas las energías intercambiadas con los alrededores.