Energia totale

In fisica l'energia totale di un sistema è la somma di tutte le sue componenti energetiche.

Meccanica classica

Nei problemi di meccanica classica, l'energia totale assume fondamentalmente il significato di somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale:

E=E_{K}+U\

tale relazione ha valenza generale, e si estende anche a sistemi fisici non macroscopici, per i quali l'energia potenziale U non dipende in generale dal campo gravitazionale.

Termodinamica

In termodinamica l'energia totale di un sistema termodinamico è la somma dei contributi traslazionali, vibrazionali, rotazionali ed elettronici delle particelle costituenti il sistema, ma non comprende l'energia al punto zero (energia fondamentale posseduta a 0 K), diversamente dall'energia interna che ne tiene conto^[1].

Energia totale = Energia interna- Energia interna a T₀

L'energia interna a T₀ è l'energia a 0 K, quando cioè i moti traslazionali, vibrazionali e rotazionali delle particelle costituenti il sistema cessano, ed è dovuta soltanto alla struttura interna degli atomi.^[2]

Quando $U_{0}=0$ l'energia totale corrisponde all'energia interna.

Meccanica statistica

In meccanica statistica l'energia totale di un sistema (insieme canonico) è uguale a:

E=\sum _{i}\varepsilon _{i}\cdot N_{i}

dove:

$\varepsilon _{i}$ = energia del livello i - energia del livello 0
$N_{i}$ = numero di particelle del livello i

L'energia totale è anche uguale a:

E=\langle E\rangle \cdot N_{tot}

dove:

$\langle E\rangle$ = energia media
$N_{tot}$ = numero totale di particelle del sistema

Esprimendola in funzione della funzione di partizione l'energia totale è:

E=-{\frac {\partial \ln Z}{\partial \beta }}

Energia totale relativistica

In teoria della relatività ristretta l'energia totale è data da Energia a riposo + Energia cinetica.

E=m_{0}c^{2}+K=\gamma m_{0}c^{2}\

dove:

K=(\gamma -1)m_{0}c^{2}\

Note

^ L'energia interna è una funzione di stato che esprime l'energia totale posseduta da un sistema materiale, intesa come somma dei contributi di energia traslazionale, rotazionale, e vibrazionale delle molecole che lo compongono, più il contributo dell'energia dovuto agli elettroni e dell'energia al punto zero (energia fondamentale posseduta a 0 K).
^ L'energia interna tiene conto di questo contributo ed è: $U=E+U_{0}$ . ( $E$ =energia totale, $U_{0}$ =energia interna a T₀).

Bibliografia

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica volume I, 2ª ed., Napoli, EdiSES, 2003, ISBN 88-7959-137-1.
Peter Atkins, Julio De Paula, Chimica Fisica, 4ª ed., Bologna, Zanichelli, settembre 2004, ISBN 88-08-09649-1.
Donald A. McQuarrie, John D. Simon, Chimica Fisica. Un approccio molecolare., 1ª ed., Bologna, Zanichelli, luglio 2000, ISBN 88-08-17640-1.

Voci correlate

Collegamenti esterni

Energia relativistica (www.openfisica.com), su openfisica.com. URL consultato il 12 ottobre 2009 (archiviato dall'url originale il 22 settembre 2009).

Portale Chimica

Portale Energia

Portale Fisica

[1] L'energia interna è una funzione di stato che esprime l'energia totale posseduta da un sistema materiale, intesa come somma dei contributi di energia traslazionale, rotazionale, e vibrazionale delle molecole che lo compongono, più il contributo dell'energia dovuto agli elettroni e dell'energia al punto zero (energia fondamentale posseduta a 0 K).

[2] L'energia interna tiene conto di questo contributo ed è: $U=E+U_{0}$ . ( $E$ =energia totale, $U_{0}$ =energia interna a T₀).

[1]

[2]