Εργασία και Εσωτερική Ενέργεια
Η εργασία ορίζεται ως «όταν η δύναμη εφαρμόζεται σε οποιοδήποτε αντικείμενο τη μετατοπίζει από το ένα μέρος στο άλλο» που έχει τη συνιστώσα της δύναμης και της μετατόπισης και των δύο. Εργασία που είναι ένα μέσο ή ένας τύπος μεταφοράς ενέργειας από ένα αντικείμενο σε άλλο. Όταν ασκείται δύναμη σε ένα αντικείμενο ως αποτέλεσμα το αντικείμενο μετακινείται ή μετατοπίζεται από το ένα μέρος στο άλλο αυτό είναι γνωστό ως εργασία που έχει γίνει. Η μονάδα εργασίας SI είναι joule . Είναι ένα βαθμωτό μέγεθος γιατί έχει μόνο μέγεθος και κατεύθυνση. Ο τύπος διαστάσεων του είναι ML2 T-2 . Ο τύπος της εργασίας είναι
W =Fs cosθ
Πού
Το F είναι δύναμη
Το s είναι μετατόπιση
Οι εργασίες που γίνονται είναι τριών τύπων:-
- Θετική δουλειά
- Μηδενική εργασία
- Αρνητικό έργο
Η εργασία λέγεται ότι είναι θετική εάν η διεύθυνση μετατόπισης ή η συνιστώσα της είναι στην ίδια κατεύθυνση στην οποία θα ασκηθεί η δύναμη.
Η λέξη ολοκληρωμένη λέγεται μηδέν εάν η μετατόπιση είναι μηδέν ενώ η δύναμη θα εφαρμοστεί.
Η εργασία που έγινε λέγεται ότι είναι αρνητική εάν η κατεύθυνση μετατόπισης ή οι συνιστώσες της είναι στην αντίθετη κατεύθυνση στην οποία θα ασκηθεί η δύναμη .
ΝΟΗΜΑ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ
Δεν γίνεται δουλειά εάν η μετατόπιση είναι μηδέν, η δύναμη είναι μηδέν και η δύναμη και η μετατόπιση είναι αμοιβαία κάθετες μεταξύ τους.
Ας πάρουμε ένα παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να σπρώξετε τον τοίχο, αρχίζετε να σπρώχνετε το οποίο καταναλώνει πολλή ενέργεια, αλλά η μετατόπιση του τοίχου γίνεται μηδέν ή καμία κίνηση του τοίχου δεν δείχνει ότι η εργασία σας είναι μηδενική.
Έργο που έγινε=συνιστώσα της δύναμης προς την κατεύθυνση μετατόπισης x μέγεθος μετατόπισης
W=(F cosθ) x s
W=Fs cosθ
W=F.s διανύσματα
Με αυτό μπορούμε να πούμε ότι η εργασία που γίνεται είναι ένα γινόμενο κουκίδων των διανυσμάτων δύναμης και μετατόπισης.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω,
W=Fs Cosθ
Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται μόνο όταν η εργασία γίνεται με σταθερή δύναμη.
Αν μιλάμε για το έργο που επιτελείται από μια μεταβλητή δύναμη, πρέπει να ενσωματώσουμε αυτόν τον τύπο και στη συνέχεια να βρούμε το έργο που έχει γίνει.
- Όταν το θ είναι μεγαλύτερο από 90°, η εργασία που γίνεται είναι αρνητική.
- Όταν το θ είναι μικρότερο από 90°, η εργασία είναι θετική.
- Όταν θ είναι 0° η εργασία που γίνεται είναι μηδέν.
ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Η εσωτερική ενέργεια είναι ενέργεια μέσα στο σύστημα που διατηρεί τα κέρδη και τις απώλειες του συστήματος στην εσωτερική του κατάσταση. Είναι το άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας του συστήματος. Δεν περιλαμβάνει τη συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος στο σύνολό του. περιλαμβάνει μόνο τη διαταραγμένη ενέργεια που σχετίζεται με μια τυχαία κίνηση των μορίων του συστήματος.
Συμβολίζεται με U και η μονάδα του είναι Joules . Μπορεί να τροποποιηθεί με αύξηση της θερμοκρασίας ή της έντασης.
Η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος είναι μια μεταβλητή θερμοδυναμικής κατάστασης πράγμα που σημαίνει ότι η αξία του εξαρτάται μόνο από την κατάσταση ύπαρξης του συστήματος και όχι από την πορεία κατά την οποία έχει δημιουργηθεί αυτή η κατάσταση. Σημαίνει απλώς ότι η εσωτερική ενέργεια μιας δεδομένης μάζας ενός αερίου εξαρτάται μόνο από την κατάστασή της που περιγράφεται από τις συγκεκριμένες τιμές του όγκου πίεσης και της θερμοκρασίας.
Η εσωτερική ενέργεια ενός ιδανικού αερίου είναι καθαρά κινητικής φύσης που σημαίνει ότι στο ιδανικό αέριο δεν υπάρχουν μοριακές δυνάμεις έλξης, επομένως το αέριο δεν έχει διαμοριακή δυναμική ενέργεια. Η εσωτερική του ενέργεια είναι απλώς το άθροισμα της κινητικής ενέργειας που σχετίζεται με διάφορες τυχαίες κινήσεις των μορίων του. Έτσι, η εσωτερική ενέργεια ενός ιδανικού αερίου είναι εξ ολοκλήρου κινητικής φύσης και εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία του.
Παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική ενέργεια:
Παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική ενέργεια είναι:
- Θερμότητα
- Εργασία
Όταν ένα κλειστό σύστημα λαμβάνει ενέργεια ως θερμότητα φέρνει μια αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια και αυξάνει την εσωτερική του ενέργεια.
Για παράδειγμα, τοποθετώντας έναν κύλινδρο πάνω από ένα ολόκληρο σώμα, η θερμική ενέργεια θα ρέει από το θερμότερο σώμα προς το αέριο λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας που στα χέρια θα αυξήσει την εσωτερική ενέργεια του αερίου.
(Τώρα σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής,
Εάν παρέχεται λίγη θερμότητα σε ένα σύστημα που είναι ικανό να κάνει εργασία, τότε η ποσότητα θερμότητας που απορροφάται από το σύστημα θα είναι ίση με το άθροισμα της αύξησης της εσωτερικής του ενέργειας και της εξωτερικής εργασίας του συστήματος στο περιβάλλον.)
Μπορούμε να πούμε ότι η εσωτερική ενέργεια μπορεί να αλλάξει με την εργασία που γίνεται.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:
Έργο είναι η ενέργεια που μεταφέρεται προς ή από ένα αντικείμενο μέσω της εφαρμογής δύναμης κατά μήκος μιας μετατόπισης. Η μονάδα SI του είναι joule και οι διαστάσεις του είναι ML2 T-2 .
Η εσωτερική ενέργεια είναι η ενέργεια μέσα στο σύστημα που διατηρεί το κέρδος και τις απώλειες του συστήματος στην εσωτερική του κατάσταση. Μπορούμε επίσης να πούμε ότι είναι η ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία ή την προετοιμασία του συστήματος σε οποιαδήποτε δεδομένη εσωτερική κατάσταση.
Η εσωτερική ενέργεια μπορεί να αλλάξει μόνο με θερμότητα και εργασία.
Είναι η συνολική ποσότητα κινητικής και δυναμικής ενέργειας που κατέχουν τα μόρια του σώματος.
