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Física UNI

Energía interna de un gas ideal (U)
Al hacer un minucioso estudio del movimiento molecular de un gas, reconoceríamos que éstos, además de tener
movimiento de traslación, tienen un movimiento de vibración y también de rotación. Claro está que todos los gases
tienen sus moléculas con estos movimientos; sin embargo, comprobaremos que la suma de todas las energías
debidas a éstos, además de las energías potenciales, nos dan un resultado llamado Energía Interna del Gas, cuyo
valor depende exclusivamente de la temperatura del gas. Para el caso de gases monoatómicos constituidos por "N"
moléculas, esta energía viene dada así: obeso


U =  E = N   3 kT  U = 3 RTn = 3 pV

cm  2  2 2
i

 Las variaciones de energía interna están dadas por: U = R Tn
2
 3 = gas monoatómico
Donde: i =  5 gas diatómico
= 

=
 6 gastriatómico

Esta misma relación se puede expresar en términos de la capacidad calorífica molar:
i
\ = n.C . T;donde :C = R

v
v
2
 En un proceso isotérmico la energía interna (U) se mantiene constante; por lo tanto:  U = 0
 Los valores que presentan los coeficientes adiabáticos "g" se obtienen dándole valores al número "i", y así se
consiguen: 5/3, 7/5, 4/3 para los gases mono, di y triatómicos respectivamente.

Primera ley de la termodinámica
En la figura, el mechero suministra calor al sistema, las paredes transmiten el calor al gas, el cual además de
aumentar su temperatura y por consiguiente su energía interna, también puede realizar un trabajo al desplazar el
émbolo de la posición 1 a la posición 2. Todo ello nos confirma que: "La energía calorífica (Q) que se suministra a un
sistema, parte se convierte en trabajo (W) y parte se utiliza en variar su energía interna (U)".

Q = W +  U

a. Proceso isotérmico: El gas mantiene su temperatura de manera que:  U = 0, y así todo el calor se convierte en
trabajo: Q = W.
b. Proceso isovolumétrico: En este caso el gas no realiza trabajo: W = 0, y así todo el calor sirve para calentar o
enfriar al gas: Q =  U.
c. Proceso adiabático: Dado que aquí: Q = 0  W = - Ui - Uf; esto significa que si el gas efectúa trabajo
(expansión), ello lo hace a costa de disminuir su energía interna, es decir, enfriándose. Si por el contrario el gas
recibe trabajo (compresión) produce un aumento en la energía interna, es decir, el gas se calienta.

Compendio -119-