6.5:
İş Ölçümü
6.5:
İş Ölçümü
Bir sistem değiştikçe iç enerjisi değişebilir ve enerji sistemden çevreye veya çevreden sisteme aktarılabilir.
Enerji transferi ısı ve iş yoluyla gerçekleşir. İç enerji, ısı ve iş arasındaki ilişki denklemle temsil edilir:
Isı, gözlemlenen bir sıcaklık değişiminin bir fonksiyonu iken, iş, basınç-hacim işi adı verilen gözlemlenen hacim değişikliğinin bir fonksiyonudur. İş (w), bir mesafe (D) boyunca etki eden bir kuvvet (F) olarak tanımlanabilir.
Basınç-hacim işi (veya genişletme işi), bir sistem çevreyi kısıtlayıcı bir basınca karşı geri ittiğinde veya çevre sistemi sıkıştırdığında meydana gelir. Bunun bir örneği, içten yanmalı bir motorun çalışması sırasında ortaya çıkar. Benzin ve oksijenin yanma reaksiyonu ekzotermiktir. Bu enerjinin bir kısmı ısı olarak verilir, bir kısmı da silindirdeki gazları genişleterek pistonu dışarı doğru iterek iş olarak gerçekleştirilir. Reaksiyona dahil olan maddeler sistemdir ve motor ve evrenin geri kalanı ise çevredir. Sistem hem ısıtarak hem de çevre üzerinde çalışarak enerji kaybeder ve iç enerjisi azalır.
Bir silindirin hacmi arttığında (yani gaz genişlediğinde), birim alan başına kuvvet olarak tanımlanan basınç harici bir kuvvete karşı iter.
Denklem 2 ve 3’ten:
Alan ve mesafenin çarpımı (A × D) , silindirdeki gazın hacmindeki (ΔV) değişime eşittir.
Bu nedenle,
Genişleme sırasında hacim arttığından, Vfinal > Vinitial ve ΔV pozitiftir. Bununla birlikte, pozitif bir genişleme için (yani, sistem çevre üzerinde iş yaptığında), w negatif olmalıdır ve bu nedenle denkleme negatif işaret eklenir.
Bu denkleme göre, basınç-hacim işi, dış basıncın (veya karşıt basıncın) hacimdeki değişimle çarpımı sonucu negatiftir.
Bu denkleme dayalı iş birimi L·atm’dir. Diğer bazı yararlı dönüştürme faktörleri şunlardır:
Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 5.3: Enthalpy.
Leitura Sugerida
- Schmidt-Rohr, Klaus. "Expansion work without the external pressure and thermodynamics in terms of quasistatic irreversible processes." Journal of Chemical Education 91, no. 3 (2014): 402-409.
- Gislason, Eric A., and Norman C. Craig. "General definitions of work and heat in thermodynamic processes." Journal of Chemical Education 64, no. 8 (1987): 660.
- O'Loane, J. Kenneth. "Adiabatic changes: Reversible and irreversible changes involving only pressure-volume work." Journal of Chemical Education 30, no. 4 (1953): 190.