כימות עבודה

ניזכר שהאנרגיה ההתחלתית של המערכת מוגדרת לפי סכום החום והעבודה. חום נמדד בעזרת קלורימטריה, אבל איך מכמתים עבודה? עבודה היא תוצאה של כוח המופעל על עצם מסוים, כגון משיכה, דחיפה או הרמה, לאורך מרחק.

לכן עבודה שווה לכוח כפול מרחק. אם אלת גולף מכה בכדור למרחק של 100 רגל, היא ביצעה עבודה. אנרגיה מועברת מהאלה אל הכדור.

במקרה הזה, הכדור הוא המערכת עליה הסביבה ביצעה עבודה. בתגובות כימיות, עבודה יכולה להתבטא בשינויים פיזקליים או כימיים מרובים במערכת. סוג שכיח של עבודה הוא עבודה של לחץ-נפח.

חשבו על בערה בתוך צילינדר של מנוע. לא רק שהבערה מייצרת חום, היא גם יוצרת גז, שמבצע עבודה. כשנפח הגז בצילינדר מתרחב, הלחץ דוחף את הבוכנה למטה ופועל כנגד כוחות חיצוניים בסביבה.

לחץ מוגדר ככוח הפועל על פני שטח. כאן, הכוח מהגזים המתרחבים מחולק על פני אזור של בסיס הבוכנה. במילים אחרות, הכוח הוא לחץ כפול שטח.

לכן, עבודה, שהיא הכוח כפול מרחק, יכולה להיכתב מחדש כלחץ כפול השטח והמרחק שבו הוא פועל. בצילינדר של המנוע, זה גובה המרחק שהבוכנה עוברת. בהתחשב בכך שהשטח כפול גובה הוא נפח הצילינדר, המשוואה שמתארת את העבודה יכולה להיות מוגדרת כלחץ כפול שינוי הנפח במערכת.

יחד עם זאת, מכיוון שהנפח גדל והבוכנה נדחפת למטה, המערכת למעשה מבצעת עבודה על סביבתה, שלפי המוסכמה היא בעלת ערך שלילי. לכן, העבודה מוגדרת כערך השלילי של הלחץ P כפול הדלתא של הנפח V או השינוי בין הנפח ההתחלתי לסופי, שמתרחש תוך כדי ההתרחבות. יחידת העבדות לחץ נפח מוגדרת בדרך כלל כליטר אטמוספריה.

יחידה זו יכולה להיות מומרת ליחידה המוסכמת של אנרגיה, ג'ולים, על ידי שימוש ביחס ההמרה של 1 ליטר אטמוספרה שווה ל-101.3 ג'ולים.