{"id":41243,"date":"2019-09-26T10:28:19","date_gmt":"2019-09-26T09:28:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-energia-interna-del-gas-ideal-gas-monoatomico-molecula-diatomica-definicion\/"},"modified":"2020-01-14T09:55:01","modified_gmt":"2020-01-14T08:55:01","slug":"que-es-la-energia-interna-del-gas-ideal-gas-monoatomico-molecula-diatomica-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-energia-interna-del-gas-ideal-gas-monoatomico-molecula-diatomica-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la energ\u00eda interna del gas ideal? Gas monoat\u00f3mico, mol\u00e9cula diat\u00f3mica: definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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La energ\u00eda interna es el total de toda la energ\u00eda asociada con el movimiento de los \u00e1tomos o mol\u00e9culas en el sistema y es diferente para el gas monoat\u00f3mico y las mol\u00e9culas diat\u00f3micas.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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Energ\u00eda interna de un gas ideal<\/h2>\n

La\u00a0energ\u00eda interna<\/strong><\/a>\u00a0es el total de toda la energ\u00eda asociada con el movimiento de los \u00e1tomos o mol\u00e9culas en el sistema.\u00a0Las formas microsc\u00f3picas<\/strong>\u00a0de energ\u00eda incluyen aquellas debidas a la\u00a0rotaci\u00f3n<\/strong>\u00a0,\u00a0vibraci\u00f3n<\/strong>\u00a0,\u00a0traslaci\u00f3n<\/strong>\u00a0e\u00a0interacciones<\/strong>\u00a0entre las mol\u00e9culas de una sustancia.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Gas monoat\u00f3mico – Energ\u00eda interna<\/h2>\n

Para un\u00a0gas ideal monoat\u00f3mico<\/strong>\u00a0(como helio, ne\u00f3n o arg\u00f3n), la \u00fanica contribuci\u00f3n a la energ\u00eda proviene de\u00a0la energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional<\/strong>\u00a0.\u00a0La energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional promedio de un solo \u00e1tomo depende\u00a0solo<\/strong>\u00a0de la\u00a0temperatura<\/strong>\u00a0del\u00a0gas<\/strong>\u00a0y est\u00e1 dada por la ecuaci\u00f3n:<\/p>\n

K\u00a0promedio<\/sub>\u00a0= 3\/2 kT.<\/em><\/strong><\/p>\n

La energ\u00eda interna de n moles de un gas monoat\u00f3mico ideal (un \u00e1tomo por mol\u00e9cula) es igual a la energ\u00eda cin\u00e9tica promedio por mol\u00e9cula multiplicada por el n\u00famero total de mol\u00e9culas, N:<\/p>\n

E\u00a0int<\/sub>\u00a0= 3\/2 NkT = 3\/2 nRT<\/em><\/p>\n

donde n es el n\u00famero de moles.\u00a0Cada direcci\u00f3n<\/strong>\u00a0(x, y y z) contribuye\u00a0(1\/2) nRT<\/em>\u00a0<\/strong>a la\u00a0energ\u00eda interna<\/strong>\u00a0.\u00a0Aqu\u00ed es donde\u00a0entra en\u00a0juego la idea de equipartici\u00f3n de energ\u00eda<\/strong>\u00a0: cualquier otra contribuci\u00f3n a la energ\u00eda tambi\u00e9n debe contribuir\u00a0(1\/2) nRT<\/em><\/strong>\u00a0.\u00a0Como se puede ver, la energ\u00eda interna de un gas ideal\u00a0depende solo de la temperatura<\/strong>\u00a0y la cantidad de moles de gas.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Mol\u00e9cula Diat\u00f3mica – Energ\u00eda Interna<\/h2>\n

Si las mol\u00e9culas de gas contienen m\u00e1s de un \u00e1tomo, hay\u00a0tres direcciones de traslaci\u00f3n<\/strong>\u00a0, y\u00a0la energ\u00eda cin\u00e9tica rotacional<\/strong>\u00a0tambi\u00e9n contribuye, pero solo para rotaciones de dos de los tres ejes perpendiculares.\u00a0Las cinco contribuciones a la energ\u00eda (cinco grados de libertad) dan:<\/p>\n

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Gas ideal diat\u00f3mico:<\/span><\/strong><\/p>\n

E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0= 5\/2 NkT = 5\/2 nRT<\/span><\/em><\/p>\n

Esto es solo una aproximaci\u00f3n y se aplica a temperaturas intermedias.\u00a0<\/span>A bajas temperaturas<\/span><\/strong>\u00a0solo\u00a0<\/span>contribuye la energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional<\/span><\/strong>\u00a0, y a temperaturas m\u00e1s altas dos vibraciones aportan dos contribuciones adicionales (energ\u00eda cin\u00e9tica y potencial).\u00a0La\u00a0<\/span>energ\u00eda interna ser\u00e1 mayor<\/span><\/strong>\u00a0a una temperatura dada que para un gas monoat\u00f3mico, pero seguir\u00e1 siendo funci\u00f3n solo de la temperatura para un gas ideal.<\/span><\/p>\n

La energ\u00eda interna de los gases reales tambi\u00e9n depende principalmente de la temperatura, pero de manera similar a la\u00a0<\/span>Ley del Gas Ideal<\/span><\/strong>\u00a0, la energ\u00eda interna de los gases reales tambi\u00e9n depende en cierta medida de la\u00a0<\/span>presi\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0y el\u00a0<\/span>volumen<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Todos los gases reales se aproximan al estado ideal a bajas presiones (densidades).\u00a0A bajas presiones, las mol\u00e9culas est\u00e1n lo suficientemente separadas como para que no interact\u00faen entre s\u00ed.\u00a0La energ\u00eda interna de l\u00edquidos y s\u00f3lidos es bastante complicada, ya que incluye la\u00a0<\/span>energ\u00eda potencial el\u00e9ctrica<\/span><\/strong>\u00a0asociada con las fuerzas (o\u00a0<\/span>enlaces qu\u00edmicos<\/span><\/strong>\u00a0) entre \u00e1tomos y mol\u00e9culas.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Calor espec\u00edfico a volumen constante y presi\u00f3n constante<\/span><\/h2>\n

El calor espec\u00edfico<\/span><\/strong>\u00a0es una propiedad relacionada con\u00a0<\/span>la energ\u00eda interna<\/span><\/strong>\u00a0que es muy importante en termodin\u00e1mica.\u00a0Las\u00a0<\/span>propiedades intensivas\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0y\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/strong><\/em>\u00a0se definen para sustancias compresibles puras y simples como derivadas parciales de la\u00a0<\/span>energ\u00eda interna\u00a0<\/span>u (T, v)<\/span><\/em><\/strong>\u00a0y\u00a0<\/span>entalp\u00eda\u00a0<\/span>h (T, p)<\/span><\/em><\/strong>\u00a0, respectivamente:<\/span><\/p>\n

\"Calor<\/a><\/p>\n

donde los sub\u00edndices\u00a0<\/span>v<\/span><\/strong>\u00a0y\u00a0<\/span>p<\/span><\/strong>\u00a0denotan las variables mantenidas fijas durante la diferenciaci\u00f3n.\u00a0Las propiedades\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0<\/strong>y\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0se denominan\u00a0<\/span>calores espec\u00edficos<\/span><\/strong>\u00a0(o\u00a0<\/span>capacidades de calor<\/span><\/strong>\u00a0) porque, bajo ciertas condiciones especiales, relacionan el cambio de temperatura de un sistema con la cantidad de energ\u00eda agregada por la transferencia de calor.\u00a0Sus unidades SI son\u00a0<\/span>J \/ kg K<\/span><\/strong>\u00a0o\u00a0<\/span>J \/ mol K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Se definen dos calores espec\u00edficos para gases, uno para\u00a0<\/span>volumen constante (c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0y otro para\u00a0<\/span>presi\u00f3n constante (c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Calor<\/a>Seg\u00fan la\u00a0<\/span>primera ley de la termodin\u00e1mica<\/span><\/strong>\u00a0, para un proceso de volumen constante con un gas ideal monoat\u00f3mico, el calor espec\u00edfico molar ser\u00e1:<\/span><\/p>\n

C\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0= 3 \/ 2R = 12.5 J \/ mol K<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

porque<\/span><\/p>\n

U = 3 \/ 2nRT<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

Se puede deducir que el\u00a0<\/span>calor espec\u00edfico molar<\/span><\/strong>\u00a0a presi\u00f3n constante es:<\/span><\/p>\n

C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0= C\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0+ R = 5 \/ 2R = 20.8 J \/ mol K<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Este\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0es mayor que el calor espec\u00edfico molar a volumen constante\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, porque ahora se debe suministrar energ\u00eda\u00a0<\/span>no solo<\/span><\/strong>\u00a0para\u00a0<\/span>elevar la temperatura<\/span><\/strong>\u00a0del gas sino tambi\u00e9n para que el\u00a0<\/span>gas funcione<\/span><\/strong>\u00a0porque en este caso el volumen cambia.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La energ\u00eda interna es el total de toda la energ\u00eda asociada con el movimiento de los \u00e1tomos o mol\u00e9culas en el sistema y es diferente para el gas monoat\u00f3mico y las mol\u00e9culas diat\u00f3micas.\u00a0Ingenieria termal Energ\u00eda interna de un gas ideal La\u00a0energ\u00eda interna\u00a0es el total de toda la energ\u00eda asociada con el movimiento de los \u00e1tomos … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es la energ\u00eda interna del gas ideal? 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