6.5: قياس العمل
مع خضوع النظام للتغيير، فإن طاقته الداخلية قد تتغير، ويمكن نقل الطاقة من النظام إلى المحيط، أو من المحيط إلى النظام.
يحدث انتقال الطاقة من خلال الحرارة والعمل. يتم تمثيل العلاقة بين الطاقة الداخلية والحرارة والعمل بالمعادلة:
على الرغم من أن السخونة هي دالّة على التغير الملحوظ في درجة الحرارة، إلا أن العمل عبارة عن دالّة على التغيير الملحوظ في الحجم ويسمى عمل الحجم والضغط. يمكن تعريف العمل (w) على أنه قوة (F) تعمل من خلال المسافة (D).
يحدث عمل الحجم والضغط (أو عمل التوسيع) عندما يقوم النظام بدفع المحيط للخلف مقابل ضغط التقييد، أو عندما تضغط المناطق المحيطة على النظام. مثال على ذلك يحدث أثناء تشغيل محرك الاحتراق الداخلي. تفاعل احتراق البنزين والأكسجين هو طارد للحرارة. يتم إطلاق بعض هذه الطاقة كحرارة، ويتم تنفيذ البعض الآخر كعمل من خلال توسيع الغازات الموجودة في الأسطوانة، وبالتالي دفع المكبس للخارج. فالمواد الداخلة في التفاعل هي النظام، والمحرك وبقية الكون هي البيئة المحيطة. يفقد النظام الطاقة عن طريق كلا التسخين والعمل على البيئة المحيطة، وتنخفض طاقته الداخلية.
عندما يزيد حجم الأسطوانة (أي يتمدد الغاز)، فإنه يندفع ضد قوة خارجية، وهو الضغط المحدد على أنه القوة لكل وحدة مساحة.
من المعادلتين 2 و3:
ناتج المساحة والمسافة (A × D) يساوي التغير في حجم(ΔV) الغاز في الأسطوانة.
لذلك،
بما أن الحجم يزداد أثناء التمدد، فإن Vنهائي > Vأولي, و ΔV موجب. ومع ذلك، بالنسبة للتوسع الإيجابي (أي عندما يعمل النظام على المحيط) فإن w يجب أن يكون سالباً، وبالتالي تتم إضافة علامة سالبة إلى المعادلة.
وفقاً لهذه المعادلة، يكون حجم الضغط هو القيمة السالبة للضغط الخارجي (أو الضغط المعارض) مضروبًا في التغير في الحجم.
وحدة العمل القائمة على هذه المعادلة هي L·atm. بعض عوامل التحويل الناجحة الأخرى المفيدة هي:
هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 5.3: Enthalpy.
