システムの内部エネルギーは 熱と仕事の合計として 定義されていることを 思い出してください 熱は熱量計を使って 測定されますが 仕事はどのように 定量化されるのでしょうか?仕事は物体が受ける力の結果で 例えば 押されたり引かれたり 持ち上げられたりすることで 移動することです したがって 仕事は 力と距離に積に等しくなります 仕事の例はボールを ゴルフクラブで動かすことです エネルギーはクラブから ボールに移ります この場合 ボールは 周囲によって仕事が 実行される系です 化学反応では 仕事は系内の 複数の物理的または 化学的変化に 関連させることができます よくある仕事のタイプは 圧力-体積の仕事です エンジンのシリンダー内での 燃焼を考えてみましょう 燃焼は熱を 発生させるだけでなく ガスを発生させ これが仕事を行います シリンダー内のガスの 体積が膨張すると 周囲の外力に抗して ガスの圧力が ピストンを下に押し下げます 圧力とは ある面積に 作用する力と定義されています ここでは 膨張する 気体からの力は ピストンの底面の面に 分布しています つまり 力は 圧力×面積」です したがって 力×距離」である仕事は 圧力に作用する面積 と距離を乗じたものとして 書き換えることができます エンジンのシリンダーの場合は ピストンが動く高低差です 面積×高さ」がシリンダーの 体積であることを考えると 仕事の式は 圧力×系の体積変化」と 定義できます しかし 体積が増えて ピストンが 下に押し下げられるので 実際には周囲に 仕事をしていることになり 数値上は負の値になります したがって 仕事とは 圧力P×デルタV」の負の値 つまり膨張中に 発生した最終体積と 初期体積の変化と 定義されます 圧力-体積の仕事の単位は 通常 リッター-大気と 定義されます この単位は 従来のエネルギーの単位である ジュールに変換することができ 変換係数を使用すると 1リットルの大気は 101.3ジュールに相当します