Energía térmica – Termodinámica –

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Todos los materiales tienen una enorme energía almacenada en ellos. Por mucho que observemos un objeto y parezca estacionario, en su interior hay un movimiento constante de sus moléculas, independientemente de su estado físico. Este movimiento puede ser de vibración, rotación e incluso traslación, en el caso de los gases. Debido a su propio movimiento, cada molécula tiene energía cinética y, debido a su movimiento en relación con las moléculas vecinas, tiene energía potencial.

Todavía hay energía que se caracteriza por el simple hecho de que la sustancia existe y tiene su masa, dada por la ecuación de Einstein (E = m.c²), cuya equivalencia entre masa y energía está relacionada por el cuadrado de la velocidad de la luz c . También hay otros tipos de energías, no especificadas aquí, que pueden existir en el cuerpo.

LA Energía térmica (o energía interna) es la suma de todas las energías presentes en una sustancia, ya sea cinética, potencial, por su masa, entre otras. En un gas perfecto, la energía térmica se compone solo de energía cinética, sin interacción que proporcione energía potencial (la distancia promedio de las partículas es mayor en el gas). Entonces el Energía térmica en un gas perfecto, que es la energía cinética de traslación de moléculas, viene dada por la ecuación:

Por tanto, concluimos:

  • La energía térmica de un gas perfecto, con n número de moles, depende solo de su temperatura (Ley de Joule), ya que R es la constante de los gases perfectos.
  • La energía térmica de un gas perfecto, con n número de moles, es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Es importante destacar que en el proceso de cambio de estado físico hay variación en la energía térmica, aunque la temperatura permanece constante.

También podemos calcular la relación entre la temperatura del gas perfecto y la velocidad promedio de sus partículas. Dejemos que siga la ecuación de la energía cinética:

Al equiparar la energía cinética con la energía térmica, obtenemos:

Como n = m / M, donde m es la masa total del gas y M es la masa de un mol de este gas, entonces:

Así, se observa que la temperatura del gas perfecto es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad promedio de las moléculas del gas.

La energía térmica es función del punto (de estado) en un sistema termodinámico, es decir, no depende del estado intermedio del proceso, solo del estado actual en el que se encuentra. Por esta razón, en un proceso cíclico, la variación de energía térmica es nula. La mayoría de las veces, el interés está en calcular la variación de la energía térmica y no la energía térmica en sí.

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