{"id":41888,"date":"2019-09-30T16:57:58","date_gmt":"2019-09-30T15:57:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-energia-interna-de-un-gas-ideal-definicion\/"},"modified":"2020-01-14T17:10:35","modified_gmt":"2020-01-14T16:10:35","slug":"que-es-la-energia-interna-de-un-gas-ideal-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-energia-interna-de-un-gas-ideal-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la energ\u00eda interna de un gas ideal? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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Energ\u00eda interna de un gas ideal.\u00a0La energ\u00eda interna de un gas ideal depende solo de la temperatura y la cantidad de moles de gas.\u00a0E = 3\/2 nRT<\/div>\n<\/div>\n
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Energ\u00eda interna de un gas ideal<\/span><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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La\u00a0<\/span>energ\u00eda interna<\/span><\/strong>\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 de energ\u00eda incluyen aquellas debidas a la\u00a0<\/span>rotaci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>vibraci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>traslaci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0e interacciones entre las mol\u00e9culas de una sustancia.<\/span><\/div>\n<\/div>\n
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Gas monoat\u00f3mico<\/span><\/h2>\n

Para un\u00a0<\/span>gas ideal monoat\u00f3mico<\/span><\/strong>\u00a0(como helio, ne\u00f3n o arg\u00f3n), la \u00fanica contribuci\u00f3n a la energ\u00eda proviene de\u00a0<\/span>la energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0La energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional promedio de un solo \u00e1tomo depende solo de la temperatura del gas y est\u00e1 dada por la ecuaci\u00f3n<\/span><\/p>\n

K\u00a0<\/span>promedio<\/span><\/sub>\u00a0= 3\/2 kT.<\/span><\/strong><\/p>\n

La\u00a0<\/span>energ\u00eda interna<\/span><\/strong>\u00a0de n moles de un gas ideal monoat\u00f3mico (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:<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span>int<\/span><\/sub>\u00a0= 3\/2 NkT = 3\/2 nRT<\/span><\/strong><\/p>\n

donde n es el n\u00famero de moles.\u00a0Cada direcci\u00f3n (x, y y z) contribuye\u00a0<\/span>(1\/2) nRT<\/span><\/strong>\u00a0a la energ\u00eda interna.\u00a0Aqu\u00ed es donde entra en juego la idea de equipartici\u00f3n de energ\u00eda: cualquier otra contribuci\u00f3n a la energ\u00eda tambi\u00e9n debe contribuir (1\/2) nRT.\u00a0Como se puede ver, la energ\u00eda interna de un gas ideal\u00a0<\/span>depende solo de la temperatura<\/span><\/strong>\u00a0y la cantidad de moles de gas.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Mol\u00e9cula Diat\u00f3mica<\/span><\/h2>\n

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

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

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

Esto es solo una aproximaci\u00f3n y se aplica a temperaturas intermedias.\u00a0A bajas temperaturas solo contribuye la energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional, y a temperaturas m\u00e1s altas dos vibraciones aportan dos contribuciones adicionales (energ\u00eda cin\u00e9tica y potencial).<\/span><\/p>\n

La energ\u00eda interna ser\u00e1 mayor a 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 presi\u00f3n y el volumen.\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 energ\u00eda potencial el\u00e9ctrica asociada con las fuerzas (o enlaces “qu\u00edmicos”) entre \u00e1tomos y mol\u00e9culas.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Segunda ley de Joule<\/span><\/h2>\n

Para cualquier gas cuya ecuaci\u00f3n de estado est\u00e9 dada exactamente por\u00a0<\/span>pV = nRT<\/span><\/strong>\u00a0(o pv = RT), la\u00a0<\/span>energ\u00eda interna espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0depende solo de la temperatura.\u00a0Esta regla fue encontrada originalmente en 1843 por Joule experimentalmente para gases reales y se conoce como\u00a0<\/span>la segunda ley de Joule<\/span><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n

La energ\u00eda interna de una masa fija de un gas ideal depende solo de su temperatura (no de presi\u00f3n o volumen).<\/span><\/em><\/p>\n

La entalp\u00eda espec\u00edfica de un gas descrita por pV = nRT tambi\u00e9n depende solo de la temperatura.\u00a0Tenga en cuenta que la entalp\u00eda es la cantidad termodin\u00e1mica equivalente al contenido total de calor de un sistema.\u00a0Es igual a la energ\u00eda interna del sistema m\u00e1s el producto de presi\u00f3n y volumen.\u00a0En variables intensivas, la\u00a0<\/span>segunda ley de Joule<\/span><\/strong>\u00a0est\u00e1 dada por\u00a0<\/span>h = h (T) = u (T) + pv = u (T) + RT<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Estas tres ecuaciones constituyen el modelo de gas ideal, resumido de la siguiente manera:<\/span><\/p>\n

pv = RT<\/span><\/strong><\/p>\n

u = u (T)<\/span><\/strong><\/p>\n

h = h (T) = u (T) + RT<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Energ\u00eda microsc\u00f3pica<\/span><\/h2>\n

La energ\u00eda interna<\/span><\/strong>\u00a0implica energ\u00eda a\u00a0<\/span>escala microsc\u00f3pica<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Se puede dividir en energ\u00eda potencial microsc\u00f3pica,\u00a0<\/span>U\u00a0<\/span><\/em>pot<\/span><\/sub>\u00a0, y energ\u00eda cin\u00e9tica microsc\u00f3pica,\u00a0<\/span>U\u00a0<\/span><\/em>kin<\/span><\/sub>\u00a0, componentes:<\/span><\/p>\n

U = U\u00a0<\/span>pot<\/span><\/sub>\u00a0+ U\u00a0<\/span>kin<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

\"Energ\u00eda<\/a>donde la energ\u00eda cin\u00e9tica microsc\u00f3pica, U\u00a0<\/span>kin<\/span><\/sub>\u00a0, involucra los\u00a0<\/span>movimientos<\/span><\/strong>\u00a0de todas las part\u00edculas del sistema con respecto al marco del centro de masa.\u00a0Para un\u00a0<\/span>gas monoat\u00f3mico<\/span><\/strong>\u00a0ideal\u00a0, esto es solo la\u00a0<\/span>energ\u00eda cin\u00e9tica traslacional<\/span><\/strong>\u00a0del movimiento lineal de los \u00e1tomos.\u00a0Las part\u00edculas monoat\u00f3micas no giran ni vibran.\u00a0El comportamiento del sistema est\u00e1 bien descrito por la teor\u00eda cin\u00e9tica de los gases.\u00a0La teor\u00eda cin\u00e9tica se basa en el hecho de que durante una\u00a0<\/span>colisi\u00f3n el\u00e1stica<\/span><\/a>\u00a0entre una mol\u00e9cula con alta energ\u00eda cin\u00e9tica y otra con baja energ\u00eda cin\u00e9tica, parte de la energ\u00eda se transferir\u00e1 a la mol\u00e9cula de menor energ\u00eda cin\u00e9tica.\u00a0Sin embargo, para los\u00a0<\/span>gases poliat\u00f3micos<\/span><\/strong>\u00a0hay\u00a0<\/span>rotaci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0y<\/span>energ\u00eda cin\u00e9tica vibracional<\/span><\/strong>\u00a0tambi\u00e9n.<\/span><\/p>\n

La energ\u00eda potencial microsc\u00f3pica,\u00a0<\/span>U\u00a0<\/span>pot<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, involucra los\u00a0<\/span>enlaces qu\u00edmicos<\/span><\/strong>\u00a0entre los \u00e1tomos que forman las mol\u00e9culas, las fuerzas de uni\u00f3n en el n\u00facleo y tambi\u00e9n los campos de fuerza f\u00edsica dentro del sistema (por ejemplo, campos el\u00e9ctricos o magn\u00e9ticos).<\/span><\/p>\n

En l\u00edquidos y s\u00f3lidos hay un componente significativo de energ\u00eda potencial asociado con\u00a0<\/span>las fuerzas de atracci\u00f3n intermoleculares<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/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<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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