A energia interna de uma molécula é composta de três contribuições, quais são elas? Explique cada contribuição.
Passo 1
O enunciado pergunta quais são as três contribuições que compõem a energia interna de uma molécula e pede para explicar cada uma. O conteúdo envolve termodinâmica estatística e o teorema da equipartição de energia, que nos diz como as diferentes formas de movimento molecular armazenam energia.
Passo 2
A primeira contribuição é a energia translacional. Ela corresponde à energia associada ao movimento do centro de massa da molécula ao longo dos três eixos do espaço (
,
e
). Cada grau de liberdade translacional armazena, em média,
, onde
é a constante de Boltzmann e
a temperatura.
Passo 3
A segunda contribuição é a energia rotacional. Ela vem do fato de a molécula poder girar em torno de seus eixos. Moléculas lineares têm dois eixos independentes de rotação e moléculas não lineares têm três. Cada grau de liberdade rotacional também armazena em média
.
Passo 4
A terceira contribuição é a energia vibracional. Ela está associada às oscilações internas dos átomos ao longo das ligações químicas, como estiramentos e deformações. Cada modo vibracional se comporta como um oscilador harmônico que, em altas temperaturas, contribui com
(metade na energia cinética e metade na energia potencial), mas em temperaturas baixas pode ficar “congelado” (quantização de níveis vibracionais).
Resposta
A energia interna de uma molécula é a soma de
- Energia translacional
- Energia rotacional
- Energia vibracional