La energía interna (u) de una sustancia se refiere a la energía total almacenada dentro de sus moléculas. Abarca todas las formas de energía microscópica, que incluyen:
1. Energía cinética:
* Energía traslacional: Energía debido al movimiento de moléculas de un punto a otro.
* Energía rotacional: Energía debido a la rotación de moléculas alrededor de su eje.
* Energía vibratoria: Energía debido a la vibración de átomos dentro de una molécula.
2. Energía potencial:
* Fuerzas intermoleculares: Energía almacenada en los enlaces entre moléculas, como enlaces de hidrógeno, interacciones dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión de Londres.
* Fuerzas intramoleculares: Energía almacenada en los enlaces químicos dentro de las moléculas, como los enlaces covalentes.
Puntos clave:
* La energía interna es una función de estado: Esto significa que solo depende del estado actual de la sustancia, no de cómo llegó allí.
* La energía interna no se puede medir directamente: Solo podemos medir los cambios en la energía interna (ΔU).
* La energía interna está relacionada con la temperatura: La temperatura más alta generalmente significa una mayor energía interna, ya que las moléculas tienen más energía cinética.
* La energía interna es un concepto fundamental en termodinámica: Se utiliza para comprender y analizar los cambios de energía en las reacciones químicas y los procesos físicos.
Factores que afectan la energía interna:
* Temperatura: La temperatura más alta conduce a una mayor energía interna.
* fase: Los sólidos generalmente tienen menor energía interna que los líquidos, que tienen una energía interna más baja que los gases.
* Composición química: Diferentes sustancias tienen diferentes energías internas debido a sus enlaces químicos únicos y estructuras moleculares.
* Presión externa: La presión afecta la energía potencial almacenada en las fuerzas intermoleculares.
Aplicaciones:
* Cálculo de la entalpía: ΔH =ΔU + PΔV (donde P es presión y V es volumen).
* Comprender las transferencias de energía en reacciones químicas: Las reacciones exotérmicas liberan energía, disminuyendo la energía interna, mientras que las reacciones endotérmicas absorben energía, aumentando la energía interna.
* Predecir la viabilidad de las reacciones: Las reacciones tienden a favorecer los estados de energía interna más bajos.
Comprender la energía interna es crucial para comprender el comportamiento de la materia y la energía en varios sistemas, particularmente en los campos de la química, la física e ingeniería.
