Techniklexikon

innere Energie

U, die gesamte Energie eines thermodynamischen Systems, die allein durch den inneren Zustand des Systems bestimmt ist. Sie setzt sich zusammen aus der kinetischen Energie der Wärmebewegung, der Wechselwirkungsenergie zwischen den Molekülen sowie aus innermolekularen Anteilen (z.B. Schwingungsenergie). Die innere Energie ist eine Zustandsgrösse (erster Hauptsatz der Thermodynamik) und zugleich eines der thermodynamischen Potentiale. Änderungen der inneren Energie kann man mit einem Kalorimeter messen, indem man das System mit adiabatischen Wänden umgibt und die ihm zugeführte oder ihm entnommene Arbeit bestimmt (Kalorimetrie). Die innere Energie selbst ist nur bis auf eine additive Konstante bestimmt, da man nur Differenzen der inneren Energie messen kann. Man kann deshalb die innere Energie für einen bestimmten, willkürlich wählbaren Zustand gleich Null setzen und alle Differenzen gegenüber diesem Bezugszustand durch Messung der adiabatischen Arbeit bestimmen.

Im allgemeinen ist die innere Energie sowohl eine Funktion von Druck und Volumen als auch von der Temperatur. Nur für den Grenzfall idealer Gase ist die innere Energie allein eine Funktion der Temperatur (Gay-Lussacsches Gesetz). Bei realen Gasen (Van-der-Waals-Gasen) ist die innere Energie abhängig vom Volumen und der Temperatur (Joule-Thomson-Effekt). Da die Messung der inneren Energie die bei Flüssigkeiten und Festkörpern experimentell sehr schwierige Konstanthaltung des Volumens erfordert, verwendet man als Mass für den Energieinhalt eines Systems häufig die Enthalpie.