الطاقة الداخلية
الطاقة الداخلية U هي مجموع طاقة الحركة العشوائية (الحرارية) لجسيمات النظام الدقيقة وطاقة الوضع الناتجة عن تفاعلاتها. وبخلاف الطاقة الميكانيكية للجسم ككل، لا تعتمد الطاقة الداخلية على سرعة الجسم أو موضعه في الفراغ، بل تتحدد بدرجة حرارته وحجمه وتركيبه الكيميائي. يربط القانون الأول للديناميكا الحرارية تغير الطاقة الداخلية (ΔU) بكمية الحرارة المنقولة (Q) والشغل المبذول على النظام (W): ΔU = Q - W.
التاريخ
تشكل مفهوم الطاقة الداخلية في القرن التاسع عشر مع نشأة علم الحرارة — الديناميكا الحرارية. وقد بيّن علماء مثل جيمس جول ورودولف كلاوسيوس أن الحرارة ليست مادة خاصة، بل شكل من أشكال الطاقة يرتبط بحركة الجسيمات.
كيف يعمل
تخيل كرة قدم يُنفخ فيها الهواء. عندما تضرب الكرة، تضغط الهواء بداخلها، فتتحرك الجسيمات أسرع — فتزداد الطاقة الداخلية، وتسخن الكرة. كما أن حرارة النار تجعل جزيئات الهواء حولها تتحرك بنشاط أكبر — فتزداد الطاقة الداخلية للهواء فيرتفع إلى أعلى.
💡 حتى الجليد عند درجات حرارة دون الصفر يمتلك طاقة داخلية: فجزيئات الماء في الشبكة البلورية تظل تهتز، ولا تتوقف هذه الحركة نظريًا إلا عند الصفر المطلق (−273.15 درجة مئوية).