Что такое внутренняя энергия? Почему ее называют функцией состояния?

Вну́ тренняя эне́ ргия тела (обозначается как E или U) — полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии.

Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности значений в этих состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

где

• Q — теплота, измеренная в Джоулях
• W — работа, измеренная в Джоулях

Для квазистатических процессов выполняется следующее соотношение:

где

• T — температура, измеренная в кельвинах
• S — энтропия, измеренная в джоулях/кельвин
• p — давление, измеренное в паскалях
• μ — химический потенциал
• N — количество частиц в системе