6.5
계의 내부 에너지는 열과 일의 합으로 정의된다는 점을 상기해 봅시다. 열은 열량계를 사용하여 측정하지만 일은 어떻게 정량화할까요? 일은 힘이 물체를 일정한 거리로 당기거나 밀거나 들어올리는 것 등에 의한 결과입니다.
따라서 일은 힘과 거리를 곱한 것과 같습니다. 만약 골프 클럽으로 공을 100피트 높이로 친다면, 일을 한 것입니다. 에너지는 골프 클럽에서 공으로 전달됩니다.
이 경우 공은 외부에 의해 일이 행해진 시스템입니다. 화학 반응에서 일은 계의 여러 물리적 또는 화학적 변화와 연관될 수 있습니다. 일반적으로 접하는 일의 유형은 압력-부피에 관한 일입니다.
엔진 실린더의 연소를 생각해 봅시다. 연소는 열을 발생시킬 뿐만 아니라 기체를 생성하여 일을 수행합니다. 실린더 내부의 기체 부피가 팽창하면 발생한 압력은 피스톤을 아래로 밀어서 주위의 외부 힘에 반대로 작용합니다.
압력은 면적당 가해지는 힘으로 정의됩니다. 여기서 팽창된 기체의 힘은 피스톤의 베이스 면적에 가해집니다. 다시 말하여 힘은 압력과 면적을 곱한 것입니다.
따라서 힘 곱하기 거리인 일은 다시 쓰면 압력과 면적의 곱에 거리를 곱한 것입니다. 엔진 실린더의 경우 거리는 피스톤이 이동하는 높이 차이입니다. 면적 곱하기 높이가 실린더의 부피임을 고려할 때 일을 구하는 방정식은 압력 곱하기 계의 부피 변화로 정의할 수 있습니다.
그러나 부피가 증가하면서 피스톤이 아래로 밀리기 때문에 계는 실제로 주위에 대하여 일을 수행하는데 이것은 관례상 음의 값입니다. 따라서 일은 음의 압력 P 곱하기 델타 V 또는 팽창 중 발생한 처음과 최종 단계에서의 부피의 변화로 정의됩니다. 압력-부피 일의 단위는 일반적으로 리터 기압으로 정의됩니다.
이 단위는 상용 에너지 단위인 줄로 변환할 수 있으며 1 리터 기압은 변환 계수를 적용하면 101.3줄과 같습니다.
시스템이 변화함에 따라 내부 에너지가 변할 수 있으며 에너지는 시스템에서 주변으로 또는 주변에서 시스템으로 전달될 수 있습니다.
에너지 전달은 열과 일을 통해 발생합니다. 내부 에너지, 열, 일의 관계는 다음 방정식으로 표현됩니다.

열은 관측된 온도 변화의 함수인 반면, 일은 압력-부피 일이라고 불리는 관측된 부피 변화의 함수입니다. 일(w)은 거리(D)에 작용하는 힘(F)으로 정의할 수 있습니다.

압력-부피 작업(또는 팽창 작업)은 시스템이 제한 압력에 대해 주변을 밀어내거나 주변이 시스템을 압축할 때 발생합니다. 이에 대한 예는 내연기관 작동 중에 발생합니다. 가솔린과 산소의 연소 반응은 발열 반응입니다. 이 에너지 중 일부는 열로 방출되고, 일부는 실린더 내 가스를 팽창시켜 피스톤을 바깥쪽으로 밀어내는 일로 수행됩니다. 반응에 관여하는 물질은 시스템이고, 엔진과 우주의 나머지 부분은 주변입니다. 시스템은 주변에 가열과 작업을 수행하여 에너지를 손실하고 내부 에너지가 감소합니다.
실린더의 부피가 증가하면(즉, 가스가 팽창하면) 외부 힘에 대항하여 밀어냅니다. 압력은 단위 면적당 힘으로 정의됩니다.

방정식 2와 3에서:

면적과 거리의 곱(A × D)은 실린더 내 가스 부피의 변화(ΔV)와 같습니다.
그러므로,

팽창하는 동안 부피가 증가하므로 V_final > V_initial이며 ΔV는 양수입니다. 그러나 양의 확장(즉, 시스템이 주변에서 작동하는 경우)의 경우 w는 음수여야 하므로 방정식에 음수 기호가 추가됩니다.

이 방정식에 따르면 압력-부피 일은 외부 압력(또는 반대 압력)에 부피 변화를 곱한 값입니다.
이 방정식에 기초한 일의 단위는 L·atm입니다. 다른 유용한 전환 요소는 다음과 같습니다.


이 문서는 에서 발췌되었습니다 Openstax, Chemistry 2e, Section 5.3: Enthalpy.
계의 내부 에너지는 열과 일의 합으로 정의된다는 점을 상기해 봅시다. 열은 열량계를 사용하여 측정하지만 일은 어떻게 정량화할까요? 일은 힘이 물체를 일정한 거리로 당기거나 밀거나 들어올리는 것 등에 의한 결과입니다.
따라서 일은 힘과 거리를 곱한 것과 같습니다. 만약 골프 클럽으로 공을 100피트 높이로 친다면, 일을 한 것입니다. 에너지는 골프 클럽에서 공으로 전달됩니다.
이 경우 공은 외부에 의해 일이 행해진 시스템입니다. 화학 반응에서 일은 계의 여러 물리적 또는 화학적 변화와 연관될 수 있습니다. 일반적으로 접하는 일의 유형은 압력-부피에 관한 일입니다.
엔진 실린더의 연소를 생각해 봅시다. 연소는 열을 발생시킬 뿐만 아니라 기체를 생성하여 일을 수행합니다. 실린더 내부의 기체 부피가 팽창하면 발생한 압력은 피스톤을 아래로 밀어서 주위의 외부 힘에 반대로 작용합니다.
압력은 면적당 가해지는 힘으로 정의됩니다. 여기서 팽창된 기체의 힘은 피스톤의 베이스 면적에 가해집니다. 다시 말하여 힘은 압력과 면적을 곱한 것입니다.
따라서 힘 곱하기 거리인 일은 다시 쓰면 압력과 면적의 곱에 거리를 곱한 것입니다. 엔진 실린더의 경우 거리는 피스톤이 이동하는 높이 차이입니다. 면적 곱하기 높이가 실린더의 부피임을 고려할 때 일을 구하는 방정식은 압력 곱하기 계의 부피 변화로 정의할 수 있습니다.
그러나 부피가 증가하면서 피스톤이 아래로 밀리기 때문에 계는 실제로 주위에 대하여 일을 수행하는데 이것은 관례상 음의 값입니다. 따라서 일은 음의 압력 P 곱하기 델타 V 또는 팽창 중 발생한 처음과 최종 단계에서의 부피의 변화로 정의됩니다. 압력-부피 일의 단위는 일반적으로 리터 기압으로 정의됩니다.
이 단위는 상용 에너지 단위인 줄로 변환할 수 있으며 1 리터 기압은 변환 계수를 적용하면 101.3줄과 같습니다.
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