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La energía interna depende de la estructura interna de los cuerpos. Las moléculas, los iones los átomos que forman los cuerpos pueden tener diversos movimientos (acuérdate sin ir mas lejos de los gases) y por tanto tendrán energías cinéticas. Por otro lado los enlaces químicos entre los átomos o moléculas también guardan cierta cantidad de energía. Podemos separar estos dos conceptos:
- energía interna que depende de la velocidad de las partículas y por tanto de la temperatura.
- energía interna que depende de los enlaces químicos de la sustancia.
La primera energía interna se debe al movimiento de las partículas del objeto. este movimiento ya sabemos desde el año pasado está gobernado por la temperatura. Es una energía de movimiento es decir cinética pero no se observa exteriormente. Al calentar un trozo de hierro sus electrones adquieren movimiento, su red de átomos adquiere vibración, tenemos una energía interna cinética. La segunda energía interna esta presente en los enlaces químicos entre los átomos, en los enlaces de las moléculas, entre las moléculas etc. Estos enlaces tienen naturaleza eléctrica y podríamos decir que esta energía interna es de carácter eléctrico.
3.1 Energía interna térmica.
¿Qué ocurre cuando dos cuerpos a distintas temperaturas se ponen en contacto?
Teniendo en cuenta la interpretación de la temperatura dada más arriba deberemos de concluir que las moléculas del cuerpo que está a temperatura más alta tienen una energía cinética media superior a las del cuerpo que tiene menor temperatura. Cuando se ponen en contacto se produce una transferencia de energía entre las moléculas de tal manera que las que tienen mayor energía cinética pierden parte de ella que pasa a las del otro cuerpo. En consecuencia, el cuerpo que estaba inicialmente a mayor temperatura, experimentará un descenso y aumentará la del que estaba a menor temperatura hasta que ambas se igualen. Una vez alcanzado en equilibrio cesará el flujo de energía.
¿Cuánto energía es necesario comunicar a una sustancia para que eleve su temperatura t 0 C?
3.2 Energía interna química.
A partir de la pólvora, la gasolina, el carbón o los alimentos podemos obtener una gran cantidad de energía. No ocurre lo mismo con otras sustancias. Es una energía interna química.
El poder calorífico de un combustible es la energía que nos suministra al quemarse en condiciones adecuadas 1 kg del mismo. En la columna de al lado tienes ejemplos de varios combustibles, junto a su poder calorífico.
Los seres vivos extraen la energía química de los alimentos mediante una reacción de oxidación que tiene lugar en el interior de las células. Al final del proceso se obtiene dióxido de carbono y agua mientras que necesitamos oxígeno.
Actividad 19:
Haz una estimación de la energía contenida en un plato de espaguetis y compárala con la de 1 kg de carbón.
Calcula el gasto energético de un automóvil de tu casa a lo largo del año.
Compara el gasto anterior con el gasto de energía eléctrica.
Donde C es el calor específico de la sustancia.
Con esta expresión podemos calcular la energía térmica que ganan los diferentes cuerpos.
Observa que el agua puede ganar y perder, en definitiva almacenar grandes cantidades de energía. Es un excelente regulador de la temperatura.
La tabla anterior viene en calorías aunque luego podemos pasar el resultado al sistema internacional, es decir a Joules.
La cantidad de energía necesaria depende de la sustancia de que se trate y de la masa de la misma y se puede calcular usando la expresión: Q = m.c. (tf-ti)
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