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La energía interna de un sistema se compone de energía cinética y energía potencial. La energía cinética está relacionada con el calor y puede vincularse a las oscilaciones de los átomos alrededor de sus puntos de equilibrio. Por otro lado, la energía potencial está asociada con el trabajo que el sistema es capaz de realizar.

>Modelo

ID:(1469, 0)

Iframe

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La energía interna es la energía total contenida dentro de un sistema termodinámico debido a las energías cinética y potencial de sus moléculas. Incluye la energía proveniente del movimiento molecular (traslacional, rotacional y vibracional) y la energía de las interacciones intermoleculares y los enlaces químicos. La energía interna es una función de estado, lo que significa que depende únicamente del estado actual del sistema y no de cómo el sistema alcanzó ese estado. Los cambios en la energía interna ocurren cuando se agrega o se elimina calor del sistema o cuando se realiza trabajo sobre o por el sistema. Este concepto es fundamental en la termodinámica, describiendo los cambios de energía en procesos como los procesos isotérmicos, adiabáticos, isobáricos e isocóricos. La energía interna ayuda a determinar los estados de equilibrio y la estabilidad del sistema, ya que los sistemas tienden a moverse hacia estados con menor energía interna. Proporciona una medida completa de todas las formas microscópicas de energía dentro de un sistema, esencial para entender las transformaciones de energía en diversos procesos.

ID:(15245, 0)

Concepto

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Energía cinética de traslación: Esta energía está asociada al movimiento lineal de las partículas en el sistema. Cuanto mayor sea la velocidad de traslación de las partículas, mayor será su energía cinética de traslación.

Energía cinética de rotación: Algunas partículas, como los átomos o moléculas, pueden rotar alrededor de un eje. Esta rotación está asociada con la energía cinética de rotación, que depende de la masa y la velocidad angular de las partículas.

ID:(11122, 0)

Concepto

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Energía de enlace (energía potencial): Esta energía está relacionada con las fuerzas de interacción entre las partículas del sistema. Por ejemplo, en un sólido, la energía de enlace se debe a las fuerzas de atracción entre los átomos o moléculas vecinos.

ID:(11123, 0)

Concepto

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Energía de excitación: Algunos sistemas pueden experimentar cambios en su estado energético, como cuando se excitan los electrones en un átomo o molécula. La energía asociada con estos estados excitados se conoce como energía de excitación.

ID:(11124, 0)

Concepto

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Energía química (energía eléctrica): En sistemas químicos, se pueden producir reacciones químicas que liberan o absorben energía. Esta energía se conoce como energía química y está relacionada con los enlaces químicos presentes en las moléculas.

ID:(11125, 0)

Concepto

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La energía interna es la suma total de energía que poseen las partículas que componen un sistema. Estas energías incluyen:

• Energía cinética de traslación: Esta energía está asociada al movimiento lineal de las partículas en el sistema. Cuanto mayor sea la velocidad de traslación de las partículas, mayor será su energía cinética de traslación.

• Energía cinética de rotación: Algunas partículas, como los átomos o moléculas, pueden rotar alrededor de un eje. Esta rotación está asociada con la energía cinética de rotación, que depende de la masa y la velocidad angular de las partículas.

• Energía de enlace (energía potencial): Esta energía está relacionada con las fuerzas de interacción entre las partículas del sistema. Por ejemplo, en un sólido, la energía de enlace se debe a las fuerzas de atracción entre los átomos o moléculas vecinos.

• Energía química (energía eléctrica): En sistemas químicos, se pueden producir reacciones químicas que liberan o absorben energía. Esta energía se conoce como energía química y está relacionada con los enlaces químicos presentes en las moléculas.

• Energía de excitación: Algunos sistemas pueden experimentar cambios en su estado energético, como cuando se excitan los electrones en un átomo o molécula. La energía asociada con estos estados excitados se conoce como energía de excitación.

ID:(11121, 0)

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Parámetros

$K_r$

K_r

Energía cinética de rotación

J

$K_t$

K_t

Energía cinética de traslación

J

$K$

K

Energía cinética total

J

$V$

V

Energía potencial

J

$E$

E

Energía total

J

$m_i$

m_i

Masa inercial

kg

$I$

I

Momento de inercia para eje que no pasa por el CM

kg m^2

Variables

$v$

v

Velocidad

m/s

$\omega$

omega

Velocidad angular

rad/s

Cálculos

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estrategia
• 2D
• 3D

Ecuación

Número

Primero, seleccione la ecuación: a , luego, seleccione la variable: a

---

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Variable Dado Calcule Objetivo : Ecuación A utilizar

Ecuaciones

ID:(15304, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

En el caso de estudiar la traslación, la definición de la energía

se aplica al segundo principio de Newton

lo que nos lleva a la expresión

$K_t =\displaystyle\frac{1}{2} m_i v ^2$

Condiciones

Variables

$K_t$

Energía cinética de traslación

$J$

5288

$m_i$

Masa inercial

$kg$

6290

$v$

Velocidad

$m/s$

6029

Relación

Desarrollo

La energía necesaria para que un objeto cambie su velocidad de $v_1$ a $v_2$ se puede calcular utilizando la definición con

$dW = \vec{F} \cdot d\vec{s}$

Usando la segunda ley de Newton, esta expresión se puede reescribir como

$\Delta W = m a \Delta s = m\displaystyle\frac{\Delta v}{\Delta t}\Delta s$

Empleando la definición de velocidad con

$\bar{v} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta s }{ \Delta t }$

obtenemos

$\Delta W = m\displaystyle\frac{\Delta v}{\Delta t}\Delta s = m v \Delta v$

donde la diferencia de velocidades es

$\Delta v = v_2 - v_1$

Además, la velocidad en sí misma puede aproximarse con la velocidad promedio

$v = \displaystyle\frac{v_1 + v_2}{2}$

Usando ambas expresiones, llegamos a

$\Delta W = m v \Delta v = m(v_2 - v_1)\displaystyle\frac{(v_1 + v_2)}{2} = \displaystyle\frac{m}{2}(v_2^2 - v_1^2)$

Así, el cambio en la energía se expresa como

$\Delta W = \displaystyle\frac{m}{2}v_2^2 - \displaystyle\frac{m}{2}v_1^2$

De esta manera, podemos definir la energía cinética

$K_t =\displaystyle\frac{1}{2} m_i v ^2$

ID:(3244, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

En el caso de estudio de la translación, la definición de la energía

se aplica al segundo principio de Newton

lo que nos lleva a la expresión

$K_r =\displaystyle\frac{1}{2} I \omega ^2$

Condiciones

Variables

$K_r$

Energía cinética de rotación

$J$

5289

$I$

Momento de inercia para eje que no pasa por el CM

$kg m^2$

5315

$\omega$

Velocidad angular

$rad/s$

6068

Relación

Desarrollo

La energía necesaria para que un objeto cambie su velocidad angular de $\omega_1$ a $\omega_2$ se puede calcular utilizando la definición

$\Delta W = T \Delta\theta$

Aplicando la segunda ley de Newton, esta expresión se puede reescribir como

$\Delta W=I \alpha \Delta\theta=I\displaystyle\frac{\Delta\omega}{\Delta t}\Delta\theta$

Utilizando la definición de velocidad angular

$\bar{\omega} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta\theta }{ \Delta t }$

obtenemos

$\Delta W=I\displaystyle\frac{\Delta\omega}{\Delta t}\Delta\theta=I \omega \Delta\omega$

La diferencia en las velocidades angulares es

$\Delta\omega=\omega_2-\omega_1$

Por otro lado, la velocidad angular en sí se puede aproximar con la velocidad angular promedio

$\omega=\displaystyle\frac{\omega_1+\omega_2}{2}$

Utilizando ambas expresiones, obtenemos la ecuación

$\Delta W=I \omega \Delta \omega=I(\omega_2-\omega_1)\displaystyle\frac{(\omega_1+\omega_2)}{2}=\displaystyle\frac{I}{2}(\omega_2^2-\omega_1^2)$

Así, el cambio en la energía está dado por

$\Delta W=\displaystyle\frac{I}{2}\omega_2^2-\displaystyle\frac{I}{2}\omega_1^2$

Esto nos permite definir la energía cinética como

$K_r =\displaystyle\frac{1}{2} I \omega ^2$

ID:(3255, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

La energía cinética puede ser de traslación y/o de rotación. Por lo tanto, la energía cinética total es la suma de ambas:

$K = K_t + K_r$

Condiciones

Variables

$K_r$

Energía cinética de rotación

$J$

5289

$K_t$

Energía cinética de traslación

$J$

5288

$K$

Energía cinética total

$J$

5314

Relación

ID:(3686, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

La energía total corresponde a la suma de la energía cinética total y la energía potencial:

$E = K + V$

Condiciones

Variables

$K$

Energía cinética total

$J$

5314

$V$

Energía potencial

$J$

4981

$E$

Energía total

$J$

5290

Relación

ID:(3687, 0)