Energía interna
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La energía interna de la materia o de un sistema, es el resultado de la energía cinética de las moléculas o átomos que lo constituyen, de sus energías de rotación,traslación y vibración, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagnético y nuclear, que constituyen conjuntamente las interacciones fundamentales. En termodinamica se denonima energia interna a la energia que posee un sistema en virtud de su estado termodinamico.
Al aumentar la temperatura de un sistema, sin que varíe nada más, aumenta su energía interna reflejado en el aumento del calor del sistema completo o de la materia estudiada.
Convencionalmente, cuando se produce una variación de la energía interna manifestada en la variación del calor que puede ser cedido, mantenido o absorbido se puede medir este cambio en la energia interna indirectamente por la variación de la temperatura de la materia;
1.- Sin que se modifique la composición química o cambio de estado de la materia que compone el sistema, se habla de variación de la energía interna sensible y se puede calcular de acuerdo a los siguientes parametros;
Q = Ce * m * Δ ºt
Donde
Q = es la variación de energia o de calor del sistema en un tiempo definido medida en [kcal], [Cal] o cualquier parámetro que implique reflejar el trabajo exotérmico, isotérmico o endotérmico realizado por la materia objeto del estudio o el comportamiento del sistema.
Ce = calor especifico de la materia [kcal / kg * ºC], medido en el sistema MKS.
m = masa medida en gramos = g, kg = kg o cualquier parámetro usado en el sistema de medidas inglesa, en este caso todas las variables deberan llevar el mismo sistema de medidas es decir; SI: Sistema de Medidas Internacionales (utiliza símbolos, nunca abreviaciones) o excluyente Sistema de medidas inglesas o excluyente sistema de medida técnico MKS = Metro, Kilo, Segundo.
No se deben mezclar los parámetros de los sistemas de medidas o uno u otro
Δ ºt = temperatura final del sistema - temperatura inicial del sistema.
Δ ºt = ºtf - ºti en grados celcius ºC.
Ejemplo;
Calcular la energia total de un sistema compuesto de 1 g de agua en condiciones normales, es decir a la altura del mar, una atmofera de presión y a 14 ºC para llevarlo a 15º C, sabiendo que el Ce del agua es = 1 [cal / g * ºC].
Q = Ce * m * Δ ºt Aplicando la fórmula y reemplazando los valores impuesto en la condición deseada, tenemos;
Q = 1 [cal / g * ºC] * 1 [g] * (15 - 14) [ºC]
Q = 1 [cal]
Esta es la cantidad de energia o cantidad de calor que necesita un gramo de agua para varia su temperatura en 1 ºC, desde 14 a 15 ºC.
2.- Si se produce alteración de la estructura atómica-molecular, como es el caso de las reacciones químicaso cambio de estado, se habla de variación de la energía interna químicao variación de la energía interna latente.
Esta condición de cambio de estado de la materia se puede medir y se puede calcular de acuerdo a los siguientes parametros;
Q = Cce * masa
Donde
Cce = Coeficiente de cambio de estado, medido en [Kcal / m]
3.- Finalmente, en las reacciones de fisión y fusión se habla de energía interna nuclear.
En todo sistema aislado (que no puede intercambiar energía con el exterior), la energía interna se conserva: Primer Principio de la Termodinámica o Principio de Conservación de la energía.
Q = W + ΔU
donde;
W = Presión * Δ Volumen
ΔU = Variación de la energia del sistema = Q - W
Cuando hablamos en términos de procesos por los cuales pase determinada sustancia : ejemplo gas ideal , podemos decir que la energía interna solo depende del estado inicial y el estado final , por lo que se considera una función de estado donde su volumen dependerá de la presión, temperatura y el tiempo transcurrido en el proceso.
Energia cinetica media de un gas
Ecm = 3/2 * (K * T) =1 / 2 * m * (Velocidad de la molecula) al cuadrado
K = Constante de Boltzmann = 1,38·10-23 J/Kcs:Vnitřní energie de:Innere Energie en:Internal energy fi:Sisäenergia fr:Énergie interne he:אנרגיה פנימית hu:Belső energia id:Energi dalam it:Energia interna ja:内部エネルギー lt:Vidinė energija nl:Inwendige energie nn:Indre energi no:Indre energi pl:Energia wewnętrzna pt:Energia interna ru:Внутренняя энергия simple:Internal energy sk:Vnútorná energia sl:Notranja energija uk:Внутрішня енергія vi:Nội năng zh:内能
