Calculadora de entalpía
En el artículo Energía interna de los gases ideales se explicó detalladamente que en los gases ideales sólo existe la energía cinética de las moléculas del gas como energía interna (energía térmica). Según la primera ley de la termodinámica, esta energía interna puede modificarse transfiriendo energía como trabajo W o como calor Q:
Según la distribución de Maxwell-Boltzmann, la energía cinética de las moléculas está a su vez directamente relacionada con la temperatura del gas. Así, un cambio de la energía interna (cambio de la energía cinética) significa inevitablemente un cambio de temperatura. Esto plantea la cuestión de cómo se relaciona un cambio en la energía interna ΔU con un cambio en la temperatura ΔT.
Como ya se ha mencionado, la teoría cinética de los gases muestra una relación directa entre la energía cinética media de las moléculas de un gas y su temperatura. Por tanto, si se conoce la temperatura de un gas (y el número de partículas), entonces una determinada energía interna está directamente relacionada con ella. Ésta es independiente de la presión o del volumen del gas. Por lo tanto, el cambio de la energía interna sólo depende del cambio de la temperatura.
Energía interna de un gas ideal
Energía interna (ΔU): La calculadora devuelve el cambio total de energía interna de un sistema en unidades de (julios). Sin embargo, se puede convertir automáticamente a unidades compatibles mediante el menú desplegable.
La ecuación de energía interna[1] calcula la cantidad de energía absorbida o liberada por el sistema. Esta ecuación también se conoce como la primera ley de la termodinámica. La primera ley de la termodinámica suele llamarse Ley de la Conservación de la Energía[3]. Esta ley sugiere que la energía puede cambiarse de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse. La cantidad total de energía y materia en el Universo permanece constante, simplemente cambiando de una forma a otra. La Primera Ley de la Termodinámica (Conservación) establece que la energía siempre se conserva, no puede crearse ni destruirse. En esencia, la energía puede convertirse de una forma a otra. La fórmula de la energía interna es:
Fórmula de cambio de energía interna
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La energía interna de un sistema termodinámico es la energía contenida en él. Es la energía necesaria para crear o preparar el sistema en su estado interno determinado. No incluye la energía cinética de movimiento del sistema en su conjunto, ni la energía potencial del sistema en su conjunto debida a campos de fuerza externos, incluida la energía de desplazamiento de los alrededores del sistema. Tiene en cuenta las ganancias y pérdidas de energía del sistema que se deben a los cambios en su estado interno[1][2] La energía interna no puede medirse directamente. Se mide como una diferencia respecto a un cero de referencia definido por un estado estándar. La diferencia viene determinada por los procesos termodinámicos que llevan al sistema entre el estado de referencia y el estado de interés.
Segunda ley de la termodinámica
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