Innere Energie
Englisch: internal energy
Definition
Die innere Energie ist eine physikalische Größe, welche die Gesamtenergie eines thermodynamischen Systems beschreibt. Sie umfasst unter anderem die Energie chemischer Bindungen (stoffspezifisch) und die Bewegungsenergie der Moleküle (situationsabhängig).
Berechnung
Die innere Energie ist eine Zustandsgröße, die für geschlossene Systeme definiert ist. Sie ändert sich durch Wärmeaustausch und mechanische Arbeit gemäß dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik.
mit:
- ΔU = innere Energie (in Joule)
- Q = Wärme
- W = am System geleistete Arbeit
Diese Gleichung beschreibt die Energieerhaltung, d.h. dass Energie nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann und nie verloren geht.
Abgrenzung
In der klassischen Thermodynamik ist die innere Energie eine Zustandsgröße, die die gesamte im System gespeicherte Energie umfasst.
Biologische Systeme hingegen arbeiten fern vom Gleichgewicht und werden durch Homöostase stabil gehalten. Deshalb ist in der Biochemie nicht die innere Energie entscheidend, sondern die Gibbs-Energie. Sie beschreibt die frei verfügbare Energie eines Systems unter Berücksichtigung von Entropie und Temperatur. Sie basiert auf der Gesamtheit der Bewegungen von Molekülen (z.B. Kinetische Energie, Rotationsenergie, Schwingungsenergie) und Wechselwirkungen zwischen diesen.