Se ha encontrado que la temperatura de un gas es una medida de la energía cinética promedio de traslación del centro de masa de las moléculas del gas, sin considerar la energía asociada al movimiento de rotación o de vibración de la molécula respecto al centro de masa. Esto es así, porque en el modelo simple de la teoría cinética se supone que la molécula es sin estructura. De acuerdo a esto, se analizará el caso simple de un gas ideal monoatómico, es decir, de un gas que tiene un átomo por molécula, como el helio, neón o argón. Cuando se agrega energía a un gas monoatómico contenido en un envase de volumen fijo (por ejemplo calentando el envase), toda la energía agregada se ocupa en aumentar la energía cinética de traslación de los átomos. No existe otra forma de almacenar la energía en un gas monoatómico. De la ecuación 12.20, se tiene que la energía interna total U de N moléculas (o n moles) de un gas ideal monoatómico se puede calcular de: De esta ecuación se deduce que para un ga
Observe que tan sólo aparecen tres temperaturas en las expresiones para la efectividad, las temperaturas de entrada de los fluidos y la temperatura de salida del fluido frío o bien del fluido caliente. Recuerde que todas las cuatro temperaturas terminales aparecen en al expresión de la diferencia de temperatura media logarítmica. Por lo tanto, encontramos útil el concepto de efectividad de cambista de calor, cuando no se prescriben todas las cuatro temperaturas. En seguida se buscarán algunas expresiones para la efectividad térmica del coeficiente de transferencia de calor total U, área de superficie, A, y la razones de capacidad calorífica, mhch y mccc.