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Energia Interna

Física

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Energia interna de um gás perfeito monoatômico, representado pela letra U, é a soma das energias cinéticas médias de todas as moléculas que constituem o gás. As moléculas não possuem energia cinética de rotação nem energia potencial, pois elas são pontos materiais que não se interagem entre si. Podemos demonstrar a equação matemática que determina a energia interna de um gás a partir da seguinte relação:

Onde m é a massa total do gás e  a velocidade quadrática média. Utilizando a equação que mostra a relação entre a temperatura da teoria cinética e a velocidade quadrática média temos que:

Agora, substituindo a equação (II) na equação (I) obtemos:

O número de mols de um gás é determinado pela razão entre a massa do gás pela massa molar (M), n = m/ M. Substituindo essa relação na equação acima obtemos a equação que determina a energia interna de um gás monoatômico, veja:

Onde R é a constante universal dos gases perfeitos e seu valor depende somente das unidades utilizadas para medir as variáveis de pressão (p), temperatura (T) e volume (V). O valor de R no Sistema Internacional de Unidades é igual a 8,37 J/mol.K.

Observando a equação que foi descrita acima podemos concluir que a energia interna de um gás perfeito é função de apenas duas variáveis, que são a temperatura (T) e o número de mols do gás (n). No entanto, essa expressão que acabamos de deduzir não é válida para um gás real, pois no zero absoluto a sua energia interna não é nula, ou seja, não é igual a zero. Apesar de a expressão não ser válida para os gases reais, ela pode ser usada com boas aproximações para os gases reais monoatômicos em baixas pressões e altas temperaturas. O valor do coeficiente 3/2 varia de acordo com a atomicidade, ou seja, de acordo com a quantidade de átomos. Por exemplo, nos gases biatômicos esse valor é igual a 5/2.

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola

Termologia - Física - Brasil Escola

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