Energía interna del agua
La energía interna [math](U)[/math] es la energía microscópica contenida en una sustancia, dada por la energía cinética aleatoria y desordenada de las moléculas. Además, incluye la energía potencial entre estas moléculas y la energía nuclear contenida en los átomos de estas moléculas[2] La energía interna y la energía térmica son muy similares en un contexto termodinámico básico. Sin embargo, se diferencian porque la energía interna abarca mucho más que la energía cinética media de las moléculas. Esta distinción es importante porque las energías potenciales entre moléculas y átomos son importantes para entender los cambios de fase, las reacciones químicas, las reacciones nucleares y muchos más fenómenos microscópicos.
Todos los objetos del espacio presentan energía macroscópica y microscópica. Aunque son muy similares en concepto, la principal distinción es que la energía microscópica no puede verse. Por ejemplo, un vaso de agua sobre una mesa no tiene energía macroscópica aparente, pero a escala microscópica es una masa de moléculas de alta velocidad que viajan a cientos de metros por segundo[3].
Fórmula de la energía interna
Los conceptos de trabajo y energía ya se han tratado en mecánica. En los capítulos anteriores también se han tratado ejemplos y cuestiones relacionadas con la transferencia de calor entre diferentes objetos. Aquí queremos ampliar estos conceptos a un sistema termodinámico y su entorno. En concreto, en los dos capítulos anteriores hemos profundizado en los conceptos de calor y transferencia de calor. Aquí queremos entender cómo se realiza el trabajo por o hacia un sistema termodinámico; cómo se transfiere el calor entre un sistema y su entorno; y cómo cambia la energía total del sistema bajo la influencia del trabajo realizado y la transferencia de calor.
Una fuerza creada a partir de cualquier fuente puede realizar trabajo al mover un objeto mediante un desplazamiento. Entonces, ¿cómo realiza trabajo un sistema termodinámico? (La figura muestra un gas confinado en un cilindro que tiene un pistón móvil en un extremo. Si el gas se expande contra el pistón, ejerce una fuerza a través de una distancia y realiza un trabajo sobre el pistón. Si el pistón comprime el gas cuando se mueve hacia dentro, también se realiza trabajo, en este caso, sobre el gas. El trabajo asociado a estos cambios de volumen puede determinarse de la siguiente manera: Sea la presión del gas en la cara del pistón p. Entonces la fuerza sobre el pistón debida al gas es pA, donde A es el área de la cara. Cuando el pistón es empujado hacia afuera una distancia infinitesimal dx, la magnitud del trabajo realizado por el gas es
Qué es la energía interna en física
Fórmula de la energía interna: La rama de la ciencia que se ocupa del estudio de las diferentes formas de energía y de la relación cuantitativa entre ellas se conoce como termodinámica. Es un hecho conocido que la mayoría de los cambios físicos y los cambios químicos van acompañados de cambios de energía. Estos cambios de energía pueden tener lugar en forma de calor, luz, trabajo, energía eléctrica, etc. Todas estas formas de energía son convertibles entre sí y, por tanto, están relacionadas cuantitativamente.
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Toda sustancia posee una cantidad definida de energía que depende de factores como la naturaleza química de la sustancia, la temperatura y la presión. Se denomina energía interna o energía intrínseca. Se representa con el símbolo \N(\rm{U}\). Anteriormente se representaba con el símbolo \ (\rm{E}\).
Ecuación de la energía interna
En el cilindro de un determinado motor de combustión interna, el gas caliente provocado por la combustión del combustible se expande desde hasta un volumen de a una presión constante de . ¿Cuánto trabajo realizará el gas sobre el pistón durante esta expansión?
Explicación: El trabajo se define como la presión por el cambio de volumen para casos de presión constante. El trabajo realizado sobre el gas toma un signo positivo en la hoja de ecuaciones AP, y la ecuación para el trabajo se da con un signo negativo. Esta pregunta pide trabajo sobre el pistón, no sobre el gas (o “sistema” en la jerga de AP), y como la fuerza y el desplazamiento están en la misma dirección para el pistón, éste tiene trabajo positivo realizado sobre él, aumentando su energía cinética.
Es importante recordar que la energía interna es una medida microscópica (a diferencia de la macroscópica) de la energía de un sistema. La energía interna de un sistema incluye la energía cinética de los átomos o moléculas individuales, que puede ser causada por el movimiento de traslación, el movimiento de vibración y el movimiento de rotación. Además, la energía interna también incluye cualquier energía potencial que resulte de las interacciones intermoleculares entre los átomos o moléculas.
