Enerxía interna

Contido

• Variación de enerxía interna
• Exemplos de enerxía interna
• Outros tipos de enerxía

O enerxía internaSegundo o Primeiro Principio de Termodinámica, enténdese como ligado ao movemento aleatorio de partículas dentro dun sistema. Diferénciase da enerxía ordenada dos sistemas macroscópicos, asociada a obxectos en movemento, xa que se refire á enerxía contida por obxectos a escala microscópica e molecular.

A) Si, un obxecto pode estar completamente en repouso e carecer de enerxía aparente (nin potencial nin cinética) e, con todo, estar molesto con moléculas en movemento, movéndose a altas velocidades por segundo. De feito, estas moléculas atraeranse e repeleranse mutuamente dependendo das súas condicións químicas e factores microscópicos, aínda que non hai movemento observable a simple vista.

A enerxía interna considérase unha cantidade extensa, é dicir, relacionada coa cantidade de materia nun determinado sistema de partículas. Entón comprende todas as outras formas de enerxía eléctrica, cinética, química e potencial contida nos átomos dunha determinada substancia.

Este tipo de enerxía adoita representarse co signo OU.

Variación de enerxía interna

O enerxía interna dos sistemas de partículas poden variar, independentemente da súa posición espacial ou forma adquirida (no caso de líquidos e gases). Por exemplo, cando se introduce calor nun sistema pechado de partículas, engádese enerxía térmica que afectará a enerxía interna do conxunto.

Non obstante, a enerxía interna é unhafunción de estado, é dicir, non atende á variación que conecta dous estados da materia, senón ao estado inicial e final da mesma. Iso é porqué o cálculo da variación da enerxía interna nun ciclo dado sempre será ceropara o estado inicial e o estado final son o mesmo.

As formulacións para calcular esta variación son:

ΔU = U_B - OU_A, onde o sistema pasou do estado A ao estado B.

ΔU = -W, nos casos en que se realiza unha cantidade de traballo mecánico W, o que resulta na expansión do sistema e na diminución da súa enerxía interna.

ΔU = Q, nos casos en que engadimos enerxía calorífica que aumenta a enerxía interna.

ΔU = 0, nos casos de cambios cíclicos da enerxía interna.

Todos estes casos e outros pódense resumir nunha ecuación que describe o principio de conservación da enerxía no sistema:

ΔU = Q + W

Exemplos de enerxía interna

1. Baterías. O corpo das baterías cargadas contén enerxía interna utilizable, grazas ao reaccións químicas entre ácidos e metais pesados ​​no seu interior. A devandita enerxía interna será maior cando a súa carga eléctrica estea completa e menos cando se consuma, aínda que no caso das baterías recargables esta enerxía pódese aumentar de novo introducindo electricidade desde a toma de corrente.
2. Gases comprimidos. Tendo en conta que os gases tenden a ocupar o volume total do recipiente no que están contidos, xa que a súa enerxía interna variará a medida que esta cantidade de espazo sexa maior e aumentará cando sexa menor. Así, un gas dispersado nunha habitación ten menos enerxía interna que se o comprimimos nun cilindro, xa que as súas partículas veranse obrigadas a interactuar máis estreitamente.
3. Aumenta a temperatura da materia. Se aumentamos a temperatura de, por exemplo, un gramo de auga e un gramo de cobre, ambos a unha temperatura base de 0 ° C, notaremos que a pesar de ser a mesma cantidade de materia, o xeo requirirá unha maior cantidade de enerxía total para alcanzar a temperatura desexada. Isto débese a que a súa calor específica é maior, é dicir, as súas partículas son menos receptivas á enerxía introducida que as do cobre, engadindo calor moito máis lentamente á súa enerxía interna.
4. Sacude un líquido. Cando disolvemos azucre ou sal en auga ou promovemos mesturas similares, normalmente axitamos o líquido cun instrumento para promover unha maior disolución. Isto débese ao aumento da enerxía interna do sistema producida pola introdución desa cantidade de traballo (W) proporcionada pola nosa acción, que permite unha maior reactividade química entre as partículas implicadas.
5. Vaporde auga. Unha vez fervida a auga, notaremos que o vapor ten unha enerxía interna maior que a auga líquida do recipiente. Isto débese a que, malia ser o mesmo moléculas (o composto non cambiou), para inducir a transformación física engadimos unha certa cantidade de enerxía calórica (Q) á auga, inducindo unha maior axitación das súas partículas.

Outros tipos de enerxía