Cambio en la energía interna de la reacción

El cambio de energía interna de una reacción química también sigue una relación lineal simple, proporcional al producto entre su valor estándar y la cantidad de avance de reacción \(\Delta U = \Delta U^o \cdot  \xi\). En la demostración correspondiente, se observa que el cambio de energía interna estándar se obtiene como la diferencia entre la entalpía estándar de reacción y el trabajo de expansión o contracción de los gases, el cual equivale a \(R\cdot T\) multiplicado por la suma de los coeficientes estequiométricos gaseosos (positivos para productos, negativos para reactivos).

Figura 1. El teorema del cambio de energía interna (ΔU) usa la cantidad de reacción (ξ), definida como el ratio de cantidad de sustancia sobre número estequiométrico. Este enfoque unifica calor y trabajo, optimizando cálculos. La entalpía de reacción estándar (ΔH°) y el trabajo de gases se ponderan por ξ, usando un lenguaje "cuasivectorial" para los números estequiométricos de gases.

Figura 2. El teorema del cambio de energía interna expresa ΔU como una función lineal de la cantidad de reacción definida para la masa del reactivo limitante, integrando calor y trabajo en una única ecuación. Usa la entalpía estándar de reacción (ΔH°) y el término de expansión gaseosa. Simplifica los cálculos al evitar pasos redundantes, a diferencia del método clásico de factores de conversión. Demostración. [Ejercicios resueltos]

Esta relación permite establecer que la energía interna de una reacción puede estandarizarse, al igual que la entalpía, y derivarse directamente de las tablas de entalpías de formación, incluso sin ser mencionada explícitamente. No obstante, por ahora, nos limitaremos a expresar el teorema específico que permite calcular el cambio de energía interna a partir de la masa del reactivo limitante (i).

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