Experimentos de Joule – Energía interna

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Joule llevó adelante una serie de experimentos que relacionaban el calor con el trabajo facilitaron el entendimiento de la primera ley de la termodinámica y el concepto fundamental de la energía.

Joule colocó cantidades medidas de agua en un contenedor aislado y la agitó mediante un agitador rotatorio. La cantidad de trabajo hecho sobre el agua se midió con precisión y se anotaron los cambios en la temperatura del agua. Joule descubrió que se requería una cantidad fija de trabajo por unidad de masa de agua, por cada grado que aumentaba la temperatura a causa de la agitación. Y que la temperatura original del agua podía restaurarse por transferencia de calor mediante el simple contacto con un objeto más frío. Así Joule demostró que existe una relación cuantitativa entre trabajo y calor, y que el calor es una forma de energía.

Entonces se agrega energía al agua en forma de trabajo y se la extrae en forma de calor. Queda determinar qué sucede con la energía en el intervalo de estos dos mecanismos. Se estableció que la energía está contenida en el agua en otra forma de energía, definida como energía interna.

La energía interna de una sustancia representa la energía de las moléculas que constituyen a la misma, que se encuentran en continuo movimiento (energía cinética de translación, rotación y vibración y energía potencial proveniente de la interacción entre sus campos de fuerza).

Los valores de la energía interna son desconocidos; pero esto no genera un inconveniente para el análisis termodinámico ya que solo debe conocerse el cambio en la energía interna.



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