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 ( x, y e z). Cada grau de liberdade translacional armazena, em média, tfrac12kB T, onde kB é a constante de Boltzmann e T 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 tfrac12kB T.

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 kB T (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
  1. Energia translacional
  2. Energia rotacional
  3. Energia vibracional

Exercícios relacionados