کار در مکانیک و ترمودینامیکدر مکانیک ، کار به عنوان محصول ضرایب نیرو و جابجایی ، ضرب در کسینوس زاویه بین آنها تعریف می شود. این کار زمانی انجام می شود که نیرویی بر جسم متحرک وارد شده و برابر با تغییر انرژی جنبشی بدن باشد.

در ترمودینامیک ، حرکت یک جسم به عنوان یک کل در نظر گرفته نمی شود و ما در مورد حرکت قسمت هایی از یک بدن ماکروسکوپی نسبت به یکدیگر صحبت می کنیم. در نتیجه ، میزان صدا تغییر می کند

بدن ، و سرعت آن برابر صفر است. در نتیجه ، کار در ترمودینامیک ، که همانند مکانیک تعریف شده است ، با تغییر نه در انرژی جنبشی یک جسم ، بلکه در انرژی درونی آن برابر است.

تغییر در انرژی داخلی هنگام انجام کار.چرا انرژی داخلی بدن در طول فشرده سازی یا انبساط تغییر می کند؟ چرا به طور خاص ، هنگام باد کردن لاستیک دوچرخه هوا گرم می شود؟

دلیل تغییر دما در فرایند فشرده سازی گاز به شرح زیر است: در هنگام برخورد الاستیک مولکولها با پیستون متحرک ، انرژی جنبشی آنها تغییر می کند. پیستون هنگام حرکت به سمت مولکولها ، بخشی از انرژی مکانیکی خود را در هنگام برخورد منتقل می کند ، در نتیجه گاز گرم می شود. پیستون مانند یک فوتبالیست عمل می کند که توپ پرنده را لگد می کند و سرعتی بسیار بالاتر از توپ قبل از ضربه به توپ می دهد.

اگر برعکس ، گاز منبسط شود ، پس از برخورد با پیستون در حال عقب نشینی ، سرعت مولکول ها کاهش می یابد ، در نتیجه گاز سرد می شود. یک بازیکن فوتبال همچنین به منظور کاهش سرعت توپ پرواز یا توقف آن عمل می کند. پای بازیکن فوتبالی از روی توپ حرکت می کند ، گویی راه را به آن می دهد.

هنگام انقباض یا انبساط ، متوسط ​​انرژی بالقوه فعل و انفعال مولکولها نیز تغییر می کند ، زیرا این باعث تغییر میانگین فاصله بین مولکولها می شود.

محاسبه کار.بیایید کار را بسته به تغییر حجم با استفاده از مثال گاز در سیلندر زیر پیستون محاسبه کنیم (شکل 39). ساده ترین راه این است که ابتدا کار نیروی وارد بر گاز از بدن خارجی (پیستون) را محاسبه نکنید ، بلکه کارهایی را که خود گاز انجام می دهد ، بر اساس پیوند پیستون با نیرو مطابق قانون سوم نیوتن محاسبه کنید.

مدول نیرویی که از طرف گاز روی پیستون وارد می شود این است: فشار گاز کجاست ، مساحت پیستون کجاست. اجازه دهید گاز منبسط شود و پیستون در جهت حرکت کند

اگر فاصله جابجایی کوچک باشد ، فشار گاز را می توان ثابت در نظر گرفت.

کار گاز برابر است با:

این کار را می توان از طریق تغییر در حجم گاز بیان کرد. حجم اولیه و نهایی بنابراین

تغییر حجم گاز کجاست

هنگام انبساط ، گاز تولید می کند کار مثبت، از آنجا که جهت نیرو و جهت حرکت پیستون منطبق است. در فرآیند انبساط ، گاز انرژی را به اجسام اطراف منتقل می کند.

اگر گاز فشرده شود ، فرمول (4.3) برای کار گاز معتبر باقی می ماند. اما اکنون و بنابراین (شکل 40).

کار A که توسط اجسام خارجی بر روی گاز انجام می شود ، تنها با نشانه گاز A تفاوت دارد: از آنجا که نیروی وارد بر گاز بر علیه گاز هدایت می شود و حرکت ثابت می ماند. بنابراین ، کار نیروهای خارجی که بر روی گاز عمل می کنند برابر است با:

علامت منفی نشان می دهد که در هنگام فشرده سازی گاز ، هنگامی که کار نیروی خارجی مثبت است. واضح است که چرا در این حالت ، وقتی گاز فشرده می شود ، جهت نیرو و جابجایی با هم منطبق است. با انجام کارهای مثبت روی گاز ، اجسام خارجی انرژی را به آن منتقل می کنند. برعکس ، وقتی گاز منبسط می شود ، کار اجسام خارجی منفی است ، زیرا در حال حاضر جهت نیرو و جابجایی مخالف است.

عبارات (4.3) و (4.4) نه تنها برای فشرده سازی یا انبساط گاز در سیلندر ، بلکه برای تغییر کوچکی در حجم هر سیستم نیز معتبر است. اگر فرایند ایزوباریک باشد ، این فرمولها را می توان برای تغییرات زیاد حجم اعمال کرد.

تفسیر هندسی اثر.برای اثر A گاز در مورد فشار ثابت می توان یک تفسیر هندسی ساده ارائه داد.

بیایید نمودار وابستگی فشار گاز به حجم را بسازیم (شکل 41). در اینجا مساحت مستطیل توسط نمودار توسط محور V و بخش ها محدود شده است

برابر فشار گاز ، از نظر عددی برابر با کار است (4.3).

در حالت کلی ، با تغییر دلخواه در حجم گاز ، فشار بدون تغییر باقی نمی ماند ، به عنوان مثال ، در یک فرآیند همدما ، متناسب با حجم معکوس کاهش می یابد (شکل 42). در این مورد ، برای محاسبه کار ، باید کل تغییر حجم را به قسمتهای کوچک تقسیم کنید ، کار ابتدایی (کوچک) را محاسبه کرده و سپس همه آنها را اضافه کنید. کار گاز هنوز از نظر عددی برابر با مساحت شکل است ، با نمودار وابستگی به V ، محور V و بخشهای برابر فشارها در حالتهای اولیه و نهایی محدود می شود.

1. از چه چیزی مقادیر فیزیکیآیا انرژی داخلی بدن بستگی دارد؟

2. نمونه هایی از تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی داخلی و بازگشت در تکنولوژی و زندگی روزمره را بیان کنید. 3. انرژی داخلی یک گاز تک اتمی ایده آل چقدر است؟ 4- کدام مول گاز - هیدروژن یا هلیوم - دارای انرژی داخلی زیادی در همان دمای گازها است؟ 5- چرا وقتی گاز فشرده می شود گرم می شود؟ 6. کار نیروهای خارجی در هنگام فشرده سازی و انبساط اجسام چیست؟

>> فیزیک: کار در ترمودینامیک

در نتیجه چه فرایندهایی می توان انرژی داخلی را تغییر داد؟ شما قبلاً می دانید که دو نوع چنین فرایندی وجود دارد: اتمام کار و انتقال حرارت. بیایید با کار شروع کنیم. در فشرده سازی و انبساط گاز و اجسام دیگر چقدر است؟
کار در مکانیک و ترمودینامیک V مکانیککار به عنوان محصول مدول نیرو ، مدول حرکت نقطه کاربرد آن و کسینوس زاویه بین آنها تعریف می شود. وقتی نیرویی بر جسم متحرک وارد می شود ، کار برابر است با تغییر انرژی جنبشی آن.
V حرکت بدن به عنوان یک کل در نظر گرفته نمی شود ، در مورد حرکت قسمت هایی از بدن ماکروسکوپی نسبت به یکدیگر است. در نتیجه ، حجم بدن می تواند تغییر کند ، اما سرعت آن برابر صفر است. کار در ترمودینامیک مانند مکانیک تعریف شده است ، اما نه با تغییر در انرژی جنبشی یک جسم ، بلکه با تغییر در انرژی داخلی آن برابر است.
تغییر در انرژی داخلی هنگام انجام کار.چرا وقتی بدن منقبض یا منبسط می شود ، انرژی داخلی بدن تغییر می کند؟ چرا به طور خاص ، هنگام باد کردن لاستیک دوچرخه هوا گرم می شود؟
دلیل تغییر دمای گاز در طول فشرده سازی آن به شرح زیر است: در هنگام برخورد الاستیک مولکولهای گاز با پیستون متحرک ، انرژی جنبشی آنها تغییر می کند... بنابراین ، هنگام حرکت به سمت مولکول های گاز ، پیستون بخشی از انرژی مکانیکی خود را در هنگام برخورد به آنها منتقل می کند ، در نتیجه گاز گرم می شود. پیستون مانند یک بازیکن فوتبال عمل می کند که توپ را به هوا می زند. پا به توپ سرعتی می دهد که به طور قابل توجهی بیشتر از سرعتی است که قبل از برخورد داشت.
در مقابل ، اگر گاز منبسط شود ، پس از برخورد با پیستون در حال عقب نشینی ، سرعت مولکول ها کاهش می یابد ، در نتیجه گاز سرد می شود. یک فوتبالیست همین کار را انجام می دهد تا سرعت یک توپ پرنده را کاهش دهد یا آن را متوقف کند - پای فوتبالیست از توپ دور می شود ، گویی راه را به آن می دهد.
هنگام انقباض یا انبساط ، میانگین انرژی بالقوه فعل و انفعال مولکولها نیز تغییر می کند ، زیرا این باعث تغییر میانگین فاصله بین مولکولها می شود.
محاسبه کار.اجازه دهید کار را بسته به تغییر حجم با استفاده از مثال گاز در سیلندر زیر پیستون محاسبه کنیم ( شکل 13.1).

ساده ترین کار این است که ابتدا نیروی نیروی وارد بر گاز از طرف بدنه خارجی (پیستون) را محاسبه نکنید ، بلکه کارهایی است که نیروی فشار گاز انجام می دهد و با قدرت روی پیستون عمل می کند. طبق قانون سوم نیوتن ... مدول نیروی وارد بر پیستون از طرف گاز است ، جایی که پ- فشار گاز ، و سمساحت سطح پیستون است. بگذارید گاز از نظر ایزوباری منبسط شود و پیستون در جهت نیرو با فاصله کمی جابجا شود ... از آنجا که فشار گاز ثابت است ، کار گاز برابر است با:

این کار را می توان از طریق تغییر در حجم گاز بیان کرد. حجم اولیه آن V 1 = Sh 1و فینال V 2 = Sh 2... از همین رو

تغییر حجم گاز کجاست
هنگام انبساط ، گاز کار مثبتی را انجام می دهد ، زیرا جهت نیرو و جهت حرکت پیستون همزمان است.
اگر گاز فشرده شود ، فرمول (13.3) برای کار گاز معتبر باقی می ماند. اما حالا ، و بنابراین (شکل 13.2).

کار کنید آاجسام خارجی روی گاز با کار خود گاز متفاوت است آ´ فقط یک نشانه: ، از آنجا که نیروی وارد بر گاز علیه نیرو است و حرکت پیستون ثابت می ماند. بنابراین ، کار نیروهای خارجی که بر روی گاز عمل می کنند برابر است با:

وقتی گاز فشرده می شود ، وقتی ، نیروی نیروی خارجی مثبت می شود. این همانطور است که باید باشد: وقتی گاز فشرده می شود ، جهت نیرو و جابجایی نقطه کاربرد آن همزمان می شود.
اگر فشار ثابت نگه نداشته شود ، در طول انبساط گاز انرژی خود را از دست می دهد و آن را به اجسام اطراف منتقل می کند: پیستون در حال افزایش ، هوا و غیره گاز در این حالت سرد می شود. هنگامی که یک گاز فشرده می شود ، برعکس ، اجسام خارجی انرژی را به آن منتقل می کنند و گاز گرم می شود.
تفسیر هندسی اثر.کار کنید آگاز برای فشار ثابت ، می توان یک تفسیر هندسی ساده ارائه داد.
اجازه دهید نمودار وابستگی فشار گاز به حجم اشغال آن را بسازیم ( شکل 13.3) اینجا مساحت مستطیل است abdcمحدود به برنامه ص 1= const ، محور Vو بخش ها آبو سی دیبرابر فشار گاز از نظر عددی برابر کار است (13.3):

در حالت کلی ، فشار گاز بدون تغییر باقی نمی ماند. به عنوان مثال ، در یک فرآیند ایزوترمال ، نسبت عکس با حجم کاهش می یابد ( شکل 13.4) در این حالت ، برای محاسبه کار ، باید کل تغییر حجم را به قسمتهای کوچک تقسیم کنید و کار ابتدایی (کوچک) را محاسبه کنید ، و سپس همه آنها را اضافه کنید. کار گاز هنوز از نظر عددی برابر با مساحت شکل است ، که توسط نمودار وابستگی محدود شده است پاز جانب V، محور Vو بخش ها آبو سی دیبرابر فشارها ص 1, ص 2در حالتهای اولیه و نهایی گاز

???
1. چرا گازها هنگام فشرده شدن گرم می شوند؟
2- آیا نیروهای خارجی در طول فرآیند همدمائی که در شکل 13.2 نشان داده شده است کارهای مثبت انجام می دهند یا منفی؟

G.Ya. Myakishev ، B.B. Bukhovtsev ، N.N. Sotsky ، فیزیک درجه 10

محتوای درس طرح کلی درسپشتیبانی از چارچوب ارائه روشهای شتاب فن آوری تعاملی تمرین وظایف و تمرینات کارگاه های خودآزمایی ، آموزش ها ، موارد ، جستجوهای سوالات بحث در مورد تکالیف خانه سوالات بلاغیاز دانش آموزان تصاویر صوت ، کلیپ های تصویری و چند رسانه ایعکس ها ، تصاویر ، نمودارها ، جداول ، طرح های طنز ، حکایت ها ، سرگرمی ، تمثیل های کمیک ، گفته ها ، کلمات متقاطع ، نقل قول ها افزونه ها چکیدهچیپس مقاله برای ورق تقلب کنجکاو کتاب های درسی واژگان اساسی و اضافی از اصطلاحات دیگران بهبود کتابها و درسهارفع اشکال در آموزشبه روز رسانی بخشی از عناصر کتاب درسی نوآوری در درس جایگزین دانش قدیمی با دانش جدید فقط برای معلمان درسهای کاملبرنامه تقویم برای سال دستورالعمل هادستور کار بحث درسهای یکپارچه

اگر اصلاح یا پیشنهادی برای این درس دارید ،

و مرجع تاریخی

1) M.V. لومونوسوف ، استدلال هماهنگ را انجام می دهد و آزمایش های ساده، به این نتیجه رسید که "علت گرما در حرکت داخلی ذرات ماده محدود است ... به خوبی شناخته شده است که حرارت با حرکت برانگیخته می شود: دستها از اصطکاک متقابل گرم می شوند ، چوب مشتعل می شود ، جرقه ها هنگام سیلیکون بیرون می روند. فولاد می خورد ، آهن هنگام جعل ذرات خود با ضربات قوی گرم می شود "

2) ب. رامفورد ، که در کارخانه توپ کار می کرد ، متوجه شد که هنگام حفاری یک لوله توپ ، هوا بسیار گرم می شود. به عنوان مثال ، او یک استوانه فلزی با جرم حدود 50 کیلوگرم را در یک جعبه آب قرار داد و با سوراخکاری سیلندر ، آب داخل جعبه را در 2.5 ساعت به جوش آورد.

3) دیوی در 1799 انجام داد تجربه جالب... دو تکه یخ که یکی را روی دیگری می مالید ، شروع به ذوب شدن و تبدیل به آب کرد.

4) دکتر کشتی رابرت مایر در سال 1840 ، هنگام حرکت به جزیره جاوا ، متوجه شد که پس از طوفان ، آب دریا همیشه گرمتر از قبل است.

محاسبه کار.

در مکانیک ، کار به عنوان محصول ماژول های نیرو و جابجایی تعریف می شود: A = FS. هنگام در نظر گرفتن فرآیندهای ترمودینامیکی ، حرکت مکانیکی اجزای کلان در کل در نظر گرفته نمی شود. مفهوم کار در اینجا با تغییر حجم بدن همراه است ، به عنوان مثال. حرکت اجزای یک کلان بدن نسبت به یکدیگر. این فرایند منجر به تغییر در فاصله بین ذرات و همچنین اغلب در تغییر سرعت حرکت آنها می شود ، بنابراین به تغییر در انرژی داخلی بدن منجر می شود.

بگذارید یک گاز در یک سیلندر با یک پیستون متحرک در دما وجود داشته باشد تی 1 (شکل). ما گاز را به آرامی تا درجه حرارت می دهیم تی 2 گاز از نظر ایزوباری منبسط می شود و پیستون از موقعیت خود خارج می شود 1 به موقعیت 2 فاصله Δ ل... در این حالت ، نیروی فشار گاز کار روی اجسام خارجی را انجام می دهد. زیرا پ= const ، سپس نیروی فشار اف = pSهمچنین ثابت بنابراین ، کار این نیرو را می توان با فرمول محاسبه کرد آ=اف Δ ل=pS Δ ل=پ Δ V, A = p Δ V

جایی که Δ V- تغییر حجم گاز اگر حجم گاز تغییر نکند (فرآیند ایزوکوریک) ، کار گاز صفر است.

چرا انرژی داخلی بدن در طول فشرده سازی یا انبساط تغییر می کند؟ چرا گاز هنگام فشرده شدن گرم می شود و هنگام انبساط سرد می شود؟

دلیل تغییر دمای گاز در هنگام فشرده سازی و انبساط موارد زیر است: در هنگام برخورد الاستیک مولکولها با پیستون متحرک ، انرژی جنبشی آنها تغییر می کند.

• اگر گاز فشرده شود ، در صورت برخورد ، پیستون که به سمت مولکول حرکت می کند بخشی از انرژی مکانیکی خود را به مولکول ها منتقل می کند ، در نتیجه گاز گرم می شود.

• اگر گاز منبسط شود ، پس از برخورد با پیستون در حال عقب نشینی ، سرعت مولکول ها کاهش می یابد. در نتیجه گاز سرد می شود.

با فشرده سازی و انبساط ، میانگین انرژی بالقوه فعل و انفعال مولکول ها نیز تغییر می کند ، زیرا این باعث تغییر میانگین فاصله بین مولکول ها می شود.

کار نیروهای خارجی که بر روی گاز عمل می کنند

• هنگام فشرده سازی گاز ، چه زمانیΔ V = V 2 - V 1 < 0 , A>0 ، جهت نیرو و حرکت یکسان است ؛
• هنگام گسترش وقتیΔ V = V 2 - V 1 > 0 ، الف<0, направления силы и перемещения противоположны.

اجازه دهید معادله کلاپیرون-مندلیف را برای دو حالت گاز بنویسیم:

pV 1 = m / M * RT 1 ; pV 2 = m / M * RT 2 ⇒

پ(V 2 − V 1 )= متر بر مترR(تی 2 − تی 1 ).

بنابراین ، در فرایند ایزوباریک

آ= متر بر مترRΔ تی.

اگر متر = م(1 مول گاز ایده آل) ، سپس در Δ Τ = 1 K دریافت می کنیم R = آ... از این رو دنبال می شود معنای فیزیکی ثابت گاز جهانی: از نظر عددی برابر است با کار 1 مول گاز ایده آل هنگامی که به صورت ایزوباری با 1 K گرم می شود.

تفسیر هندسی اثر:

در نمودار p = f (V) با یک فرایند ایزوباریک ، کار برابر است با مساحت مستطیل سایه دار در شکل a).

اگر فرآیند ایزوباریک نباشد (شکل B) ، سپس منحنی پ = f(V) می تواند به عنوان یک خط شکسته ، متشکل از تعداد زیادی ایزوکره و ایزوبار نشان داده شود. کار بر روی مقاطع ایزوکوریک صفر است و کل کار بر روی تمام مقاطع ایزوبار برابر با مساحت شکل سایه دار خواهد بود. در فرآیند ایزوترمال ( تی= const) کار برابر است با مساحت شکل سایه دار نشان داده شده در شکل c.

به طور کلی ، انرژی هر سیستمی نه تنها به خواص خود سیستم بلکه به شرایط خارجی نیز بستگی دارد. شرایط خارجی که سیستم در آن قرار دارد را می توان با تنظیم برخی مقادیر ، به نام پارامترهای خارجی مشخص کرد. یکی از این پارامترها ، همانطور که قبلاً ذکر شد ، حجم سیستم است. برهم کنش اجسام ، که در آن تغییر در پارامترهای خارجی آنها رخ می دهد ، فعل و انفعال مکانیکی نامیده می شود و فرایند انتقال انرژی از یک بدن به جسم دیگر در چنین شرایطی تعامل کار نامیده می شود. اصطلاح "کار" همچنین برای نشان دادن یک مقدار فیزیکی برابر با انرژی منتقل شده (یا دریافت شده) توسط بدن هنگام انجام کار است.

در مکانیک ، کار به عنوان حاصلضرب نیرو بر جهت جابجایی بر حسب میزان جابجایی تعریف می شود. کار زمانی انجام می شود که نیرویی بر جسم متحرک وارد شده و برابر با تغییر انرژی جنبشی آن باشد. در ترمودینامیک ، حرکت یک جسم به عنوان یک کل در نظر گرفته نمی شود. در اینجا ، کار انجام شده توسط سیستم (یا روی سیستم) با جابجایی مرزهای آن همراه است ، به عنوان مثال. با تغییر حجم آن این اتفاق می افتد ، به عنوان مثال ، هنگامی که گاز در سیلندر زیر پیستون منبسط می شود (یا منقبض می شود). در فرآیندهای تعادلی ، کار ابتدایی انجام شده توسط گاز (یا روی گاز) با تغییر حجم بی نهایت کوچک در

جایی که dh- جابجایی بی نهایت پیستون (مرزهای سیستم) ، پ- فشار گاز ما می بینیم که وقتی گاز منبسط می شود ( ) کاری که انجام می دهد مثبت است ( ) ، و هنگام فشرده سازی ) - منفی ( ).

همین عبارت کار انجام شده توسط هر سیستم ترمودینامیکی (یا روی یک سیستم) را با تغییر حجم بی نهایت تعریف می کند. از فرمول (5.4) نتیجه می شود که اگر سیستم خود کار کند (که در حین انبساط اتفاق می افتد) ، کار مثبت است ، اما اگر کار روی سیستم (در زمان فشرده سازی) انجام شود ، کار منفی است. همانطور که می بینید ، در ترمودینامیک علائم کار در مقابل علائم کار در مکانیک است.

با تغییر نهایی حجم از V 1 تا V 2 کار را می توان با ادغام کارهای اولیه اعم از V 1 تا V 2:

(5.5)

مقدار عددی اثر برابر است با مساحت ذوزنقه منحنی که توسط منحنی محدود شده است و مستقیم و (شکل 5.1). از آنجا که منطقه محدود به محور است Vو منحنی پ(V) متفاوت است ، سپس کار ترمودینامیکی نیز متفاوت خواهد بود. از اینجا نتیجه می گیرد که کار ترمودینامیکی بستگی به مسیر انتقال سیستم از حالت 1 به حالت 2 دارد و در یک فرآیند (چرخه) بسته ، برابر صفر نیست. عملکرد تمام موتورهای حرارتی بر این اساس است (این موضوع به طور مفصل در بخش 5.7 مورد بحث قرار می گیرد).

ما از این فرمول برای بدست آوردن کار گاز برای ایزوپروسس های مختلف استفاده می کنیم. با فرایند ایزوکوریک V= const ، و بنابراین

برنج. 5.1

آن کار آ= 0. در فرایند ایزوباریک پ= کار const ... در یک فرآیند همدما ، برای ادغام طبق فرمول (5.5) ، باید عملکرد انتگرال آن را بیان کرد پدر سراسر Vطبق فرمول قانون کلاپیرون مندلیف:

جایی که آیا تعداد مول گاز است. با این حساب ، ما به دست می آوریم

(5.6)

انرژی داخلی ، طبق فرمول (5.1) ، می تواند هم به دلیل تغییر (افزایش یا کاهش) سطوح انرژی سیستم ، و هم به دلیل توزیع مجدد احتمالات حالتهای مختلف آن ، یعنی تغییر کند. به دلیل انتقال سیستم از یک حالت به حالت دیگر. عملکرد کار ترمودینامیکی تنها با تغییر (یا تغییر شکل) سطوح انرژی سیستم بدون تغییر توزیع آن در حالتها همراه است. بدون تغییر احتمالات ، بنابراین ، در مورد یک سیستم متشکل از ذرات غیر متقابل (مانند ، برای مثال ، در مورد یک گاز ایده آل) ، هنگامی که می توانیم درباره انرژی ذرات فردی صحبت کنیم ، عملکرد کار مرتبط است با تغییر در انرژی ذرات منفرد ( ) با تعداد ثابت ذرات در هر سطح انرژی. این به صورت شماتیک در مثال ساده ترین سیستم دو سطحی در شکل نشان داده شده است. 5.2 مثلا

برنج. 5.2

اندازه گیری می کند ، هنگامی که گاز توسط پیستون فشرده می شود ، پیستون در حال حرکت ، انرژی یکسانی را به تمام مولکول های برخورد شده با آن منتقل می کند ، که انرژی را به مولکول های لایه بعدی منتقل می کند و غیره. در نتیجه ، انرژی هر ذره به همان میزان افزایش می یابد. به عنوان ساده ترین مثال دیگر وابستگی سطوح انرژی یک سیستم به پارامتر خارجی آن ، می توان بیان انرژی یک ریز ذره را در یک چاه پتانسیل بی نهایت عمیق بیان کرد.

جایی که متر- جرم ذرات ، ل- اندازه مساحت حرکت ذره ، n- یک عدد صحیح بدون صفر پارامتر خارجی در این مورد عرض گودال است. هنگامی که عرض چاه تغییر می کند ، سطح انرژی تغییر می کند با افزایش عرض گودال سطح انرژی کاهش می یابد ، در حالی که کاهش می یابد - بالا

برخلاف کار مکانیکی ، که برابر با تغییر انرژی جنبشی یک جسم است ، کار ترمودینامیکی برابر با تغییر در انرژی داخلی آن است.

همچنین باید توجه داشت که کار ترمودینامیکی ، مانند کار مکانیکی ، در حین تغییر حالت انجام می شود ، بنابراین بستگی به نوع فرآیند دارد و تابعی از حالت نیست.

6.3 کار در ترمودینامیک

پیشتر ، در بخش 6.1 ، ما در مورد حالتهای تعادلی یک سیستم ترمودینامیکی صحبت کردیم. در این حالتها ، پارامترهای سیستم در کل حجم آن یکسان است. با شروع کار در سیستم های ترمودینامیکی ، باید انتظار داشت که عملکرد آن با تغییر حجم سیستم همراه باشد. و سپس این س arال پیش می آید که اگر حالتهای تعادلی مورد توجه قرار گیرند ، در مورد چه فرایندهایی صحبت می کنیم؟ پاسخ به شرح زیر است: اگر روند کند باشد ، مقادیر پارامترهای حالت در کل حجم را می توان یکسان در نظر گرفت. مفهوم "کند" باید در اینجا روشن شود. اول از همه ، آن را با مفهوم "زمان آرامش" - زمانی که در طی آن تعادل در سیستم برقرار می شود ، مرتبط است. ما اکنون به زمان یکسان سازی فشار در سیستم (زمان آرامش) علاقه مند هستیم ، زمانی که سیستم ترمودینامیکی کار مربوط به تغییر حجم را انجام می دهد. برای یک گاز همگن این زمان 10 تا 16 ثانیه است. بدیهی است که زمان آرامش در مقایسه با زمان فرآیندهای سیستمهای ترمودینامیکی واقعی (یا در مقایسه با زمان اندازه گیری) نسبتاً ناچیز است. به طور طبیعی ، ما حق داریم در نظر بگیریم که فرایند واقعی دنباله ای از حالتهای تعادل است و بنابراین ما حق داریم آن را با خطی روی نمودار نشان دهیم V, پ(شکل 6.1.). البته حجم و دما یا فشار و دما را می توان در امتداد محورهای سیستم مختصات رسم کرد. از آنجا که در جبر ، و نه تنها ، هنگام رسم نمودارها ، اولین محور مختصات خوانده و نوشته می شود NS، و سپس - در، به این معنا که، " NS, در"، امید است که خواننده ، با خواندن" محورهای سیستم مختصات V, R"، فرض می کند - در امتداد محور NSحجم به تعویق افتاد V، و در امتداد محور در- فشار گاز R.

بیایید با نوع خطوطی آشنا شویم که ساده ترین فرایندها را در سیستم مختصات نشان می دهند ، در امتداد محورهای آنها پارامترهای حالت ترسیم شده است V, پ(محورهای مختصات دیگر امکان پذیر است). انتخاب سیستم مختصات به این دلیل است که مساحت منحنی فرایند و دو مختصات شدید برای مقادیر اولیه و نهایی حجم برابر با کار فشرده سازی یا انبساط است. در شکل 6.2 نمودارهای ایزوپروسس ها را نشان می دهد که از همان حالت اولیه گرفته شده اند. منحنی برای یک فرآیند آدیاباتیک (آدیابات) تندتر از یک فرآیند همدما (ایزوترم) است. این شرایط را می توان بر اساس معادله Clapeyron برای وضعیت گازها توضیح داد:

(2)

بیان از معادله حالت R 1 و R 2 ، اختلاف فشار در طول انبساط گاز از حجم V 1 تا حجم V 2 نوشته خواهد شد:

. (3)

در اینجا ، مانند معادله (2) ،
.

با انبساط آدیاباتیک ، کار بر روی اجسام خارجی فقط به دلیل انرژی داخلی گاز انجام می شود ، در نتیجه انرژی داخلی و به همراه آن دمای گاز کاهش می یابد. یعنی در پایان فرایند گسترش آدیاباتیک (شکل 6.2) تی 2 < تی 1 (منطق را بیابید) ؛ با یک فرآیند ایزوترمال تی 2 تی 1 بنابراین ، در فرمول (3) ، اختلاف فشار
با انبساط آدیاباتیک بیشتر از ایزوترمال خواهد بود (با تبدیل بررسی کنید).

درک اینکه ما با فرایندهای تعادل سر و کار داریم و با نمایش گرافیکی آنها در سیستم مختصات آشنا هستیم ( V,پ) ، ما به جستجوی بیان تحلیلی کار خارجی انجام شده توسط سیستم ترمودینامیکی روی می آوریم.

کار انجام شده توسط سیستم را می توان بسته به ارزش نیروهای خارجی وارد بر سیستم و میزان تغییر شکل سیستم - تغییرات در شکل و اندازه آن محاسبه کرد. اگر نیروهای خارجی روی سطح اعمال شوند ، به عنوان مثال ، فشار خارجی سیستم را فشرده می کند ، کار خارجی را می توان بسته به تغییر حجم سیستم محاسبه کرد. برای مثال ، فرایند انبساط گاز موجود در سیلندر با پیستون را در نظر بگیرید (شکل 6.3). اجازه دهید فرض کنیم که فشار خارجی در همه مناطق سطح استوانه یکسان است. اگر در طول انبساط سیستم ، پیستون مسافتی را جابجا کرده باشد dl، سپس کارهای ابتدایی انجام شده توسط سیستم نوشته می شود: dA اف ds پ س dl پ dV؛ اینجا سآیا مساحت پیستون است و س dl dV- تغییر حجم سیستم (شکل 6.3). هنگامی که سیستم گسترش می یابد ، فشار خارجی همیشه ثابت نمی ماند ، بنابراین کار انجام می شود
هنگامی که حجم آن از V 1 تا V 2 ، باید به عنوان مجموع کارهای ابتدایی ، یعنی با ادغام موارد زیر محاسبه شود:
... از معادله کار نتیجه می شود که پارامترهای اولیه ( پ 1 ,V 1) و نهایی ( پ 2 ,V 2) حالات سیستم میزان کار خارجی انجام شده را تعیین نمی کند. همچنین باید عملکرد را بدانید R(V) ، تغییر فشار را در حین انتقال سیستم از یک حالت به حالت دیگر نشان می دهد.

در خاتمه ، باید توجه داشت که تبادل حرارتبین سیستم و محیط نه تنها به پارامترهای حالتهای اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد ، بلکه به توالی حالتهای میانی که سیستم از آنها عبور می کند نیز بستگی دارد. این از قانون اول ترمودینامیک ناشی می شود: س U 2 –U 1 آ، جایی که U 1 و U 2 فقط با تنظیم پارامترهای حالتهای اولیه و نهایی و کار خارجی تعیین می شود آعلاوه بر این ، به خود فرآیند انتقال نیز بستگی دارد. در نتیجه ، گرما سدریافت یا واگذار شده توسط سیستم در طول انتقال از یک حالت به حالت دیگر ، تنها بسته به دمای حالتهای اولیه و نهایی آن بیان نمی شود.

در پایان گردش به بخش "ترمودینامیک. اولین قانون ترمودینامیک »، ما مفاهیم کلیدی آن را لیست می کنیم: سیستم ترمودینامیکی ، پارامترهای ترمودینامیکی ، حالت تعادل ، فرایند تعادل ، فرایند برگشت پذیر ، انرژی داخلی سیستم ، اولین قانون ترمودینامیک ، کار سیستم ترمودینامیکی ، فرایند آدیاباتیک.

کارهای مکانیکی

ابعاد واحدهای اندازه گیری SI CGS یادداشت ها ابعاد دانشمندان مشهور همچنین ببینید: پورتال: فیزیک

کارهای مکانیکییک مقدار فیزیکی است - اندازه گیری کمی مقیاس پذیر عمل یک نیرو (نیروهای حاصله) بر بدن یا نیروهای بر سیستم بدن. بستگی به مقدار و جهت نیرو (نیروها) و حرکت بدن (سیستم اجسام) دارد.

نماد استفاده شده

کار معمولاً با نامه نشان داده می شود آ(از او. آ rbeit- کار ، کار) یا نامه W(از انگلیسی wاورک- کار کار).

تعریف

کار نیرویی که روی یک نقطه مادی اعمال می شود

کل کار جابجایی یک نقطه مادی ، که توسط چندین نیروی اعمال شده به این نقطه انجام می شود ، به عنوان کار حاصل از این نیروها (مجموع بردار آنها) تعریف می شود. بنابراین ، در ادامه ما در مورد یک نیروی اعمال شده به یک نقطه مادی صحبت خواهیم کرد.

با حرکت مستقیم یک نقطه مادی و مقدار ثابت نیروی وارد شده به آن ، کار (این نیرو) برابر حاصلضرب بردار نیرو از جهت حرکت و طول بردار جابجایی است. با توجه به نکته:

A = F ss = F scos (F، s) = F → ⋅ s \ (\ displaystyle A = F_ (s) s = Fs \ \ mathrm (cos) (F، s) = (\ vec (F)) \ cdot (\ vec (s)))

در اینجا ، نقطه مخفف dot product است ، s → (\ displaystyle (\ vec (s))) بردار جابجایی است. فرض بر این است که نیروی عمل F → (\ displaystyle (\ vec (F))) در طول زمانی که کار محاسبه می شود ثابت است.

در حالت کلی ، هنگامی که نیرو ثابت نیست و حرکت مستقیم نیست ، کار به عنوان انتگرال منحنی نوع دوم در طول مسیر یک نقطه محاسبه می شود:

A = ∫ F → s d s. (\ displaystyle A = \ int (\ vec (F)) \ cdot (\ vec (ds)).)

(این به معنی جمع بندی در امتداد منحنی است که حد یک خط چند خطی است که از جابجایی های پی در پی تشکیل شده است ds → ، (\ displaystyle (\ vec (ds)) ،) اگر ابتدا فرض کنیم محدود هستند ، و سپس طول هر کدام را به صفر برود)

اگر وابستگی نیرو به مختصات وجود داشته باشد ، انتگرال به شرح زیر تعریف می شود:

A = ∫ r → 0 r → 1 F → (r →) ⋅ dr → (\ displaystyle A = \ int \ limited _ ((\ vec (r)) _ (0)) ^ ((\ vec (r)) _ (1)) [\ vec (F)) \ left ((\ vec (r)) \ right) \ cdot (\ vec (dr))) ،

جایی که r → 0 (\ displaystyle (\ vec (r)) _ (0)) و r → 1 (\ displaystyle (\ vec (r)) _ (1)) بردارهای شعاع موقعیت شروع و پایان بدن به ترتیب

• نتیجه.اگر جهت نیروی وارد شده با جابجایی بدن متعامد باشد یا جابجایی صفر باشد ، کار (این نیرو) صفر است.

کار نیروهای اعمال شده بر روی سیستم نقاط مادی

کار نیروها برای جابجایی یک سیستم از نقاط مادی به عنوان مجموع کار این نیروها برای حرکت هر نقطه تعریف می شود (کار انجام شده بر روی هر نقطه از سیستم در کار این نیروها بر روی سیستم خلاصه می شود).

حتی اگر بدن یک سیستم از نقاط گسسته نباشد ، می توان آن را (از نظر ذهنی) به بسیاری از عناصر (قطعات) بی نهایت کوچک تقسیم کرد ، که هر یک را می توان یک نقطه مادی در نظر گرفت و کار را مطابق با تعریف بالا محاسبه کرد. در این حالت ، مجموع گسسته با انتگرال جایگزین می شود.

• این تعاریف را می توان هم برای محاسبه کار نیرو یا طبقه نیروها و هم برای محاسبه کل کار انجام شده توسط همه نیروهای وارد بر سیستم استفاده کرد.

انرژی جنبشی

انرژی جنبشی در مکانیک در ارتباط مستقیم با مفهوم کار معرفی می شود.

طرح استدلال به شرح زیر است: 1) ما سعی خواهیم کرد کار انجام شده توسط تمام نیروهای وارد بر یک نقطه مادی را بنویسیم و با استفاده از قانون دوم نیوتن (که به ما اجازه می دهد نیرو را از طریق شتاب بیان کنیم) ، سعی کنیم فقط از طریق کمیت های سینماتیکی پاسخ دهید ، 2) مطمئن شوید که موفق بوده است و این پاسخ فقط به حالت اولیه و نهایی حرکت بستگی دارد ، ما یک مقدار فیزیکی جدید معرفی می کنیم که از طریق آن این کار به سادگی بیان می شود (این انرژی جنبشی است )

اگر A t o t a l (\ displaystyle A_ (کل)) کل کار انجام شده بر روی ذره است که به عنوان مجموع کار انجام شده توسط نیروهای اعمال شده بر ذره تعریف می شود ، آن را به صورت زیر بیان می کنیم:

مجموع = Δ (mv 2 2) = Δ E k ، (\ displaystyle A_ (کل) = \ دلتا \ چپ ((\ frac (mv ^ (2)) (2)) \ راست) = \ دلتا E_ (k ) ،)

جایی که E k (\ displaystyle E_ (k)) انرژی جنبشی نامیده می شود. برای یک نقطه مادی ، انرژی جنبشی به عنوان نصف حاصلضرب جرم این نقطه بر مجذور سرعت آن تعریف می شود و به صورت زیر بیان می شود:

E k = 1 2 m v 2. (\ displaystyle E_ (k) = (\ frac (1) (2)) mv ^ (2).)

برای اجسام پیچیده متشکل از بسیاری از ذرات ، انرژی جنبشی بدن برابر با مجموع انرژی جنبشی ذرات است.

انرژی پتانسیل

اگر یک تابع مختصات مقیاس دار به نام انرژی پتانسیل وجود داشته باشد و با Ep (\ displaystyle E_ (p)) نشان داده شود نیرویی پتانسیل نامیده می شود

F → = - ∇ E ص. (\ displaystyle (\ vec (F)) = - \ nabla E_ (p).)

اگر همه نیروهای وارد بر یک ذره محافظه کار باشند و E p (\ displaystyle E_ (p)) مجموع انرژی بالقوه ای است که با جمع آوری انرژی های بالقوه مربوط به هر نیرو به دست می آید ، آنگاه:

F → ⋅ Δ s → = - ∇ → E p ⋅ Δ s → = - Δ E p ⇒ - Δ E p = Δ E k ⇒ Δ (E k + E p) = 0 (\ displaystyle (\ vec (F) ) \ cdot \ Delta (\ vec (s)) = - (\ vec (\ nabla)) E_ (p) \ cdot \ Delta (\ vec (s)) = - \ Delta E_ (p) \ Rightarrow - \ Delta E_ (p) = \ Delta E_ (k) \ Rightarrow \ Delta (E_ (k) + E_ (p)) = 0).

این نتیجه به عنوان قانون حفظ انرژی مکانیکی شناخته می شود و بیان می کند که کل انرژی مکانیکی در یک سیستم بسته که نیروهای محافظه کار در آن عمل می کنند

∑ E = E k + E p (\ displaystyle \ sum E = E_ (k) + E_ (p))

در طول زمان ثابت است این قانون به طور گسترده ای در حل مسائل مکانیک کلاسیک مورد استفاده قرار می گیرد.

کار در ترمودینامیک

مقاله اصلی: کار ترمودینامیکی

در ترمودینامیک ، کار انجام شده توسط یک گاز در طول انبساط به عنوان انتگرال فشار بر حجم محاسبه می شود:

A 1 → 2 = V 1 V 2 P d V. (\ displaystyle A_ (1 \ rightarrow 2) = \ int \ limit _ (V_ (1)) ^ (V_ (2)) PdV.)

کار انجام شده روی گاز با این عبارت در مقدار مطلق مطابقت دارد ، اما در مقابل نشانه.

• تعمیم طبیعی این فرمول نه تنها برای فرایندهایی که فشار یک تابع حجم واحد است ، بلکه برای هر فرآیندی (که با هر منحنی در صفحه نشان داده می شود) قابل اجرا است. PV) ، به ویژه ، برای فرآیندهای چرخه ای.
• در اصل ، فرمول نه تنها برای گاز ، بلکه برای هر چیزی که بتواند فشار وارد کند قابل اجرا است (فقط لازم است فشار در ظرف در همه جا یکسان باشد ، که به طور ضمنی در فرمول ضمنی است).

این فرمول ارتباط مستقیمی با کار مکانیکی دارد. در واقع ، بیایید سعی کنیم یک اثر مکانیکی بنویسیم هنگامی که ظرف بزرگ می شود ، با در نظر گرفتن این که نیروی فشار گاز عمود بر هر ناحیه اولیه ، برابر با حاصلضرب فشار ، هدایت می شود. پبه میدان dSسکوها ، و سپس کار انجام شده توسط گاز برای جابجایی ساعتیکی از این سایتهای ابتدایی خواهد بود

D A = P d S h. (\ displaystyle dA = PdSh.)

مشاهده می شود که این محصول فشار و افزایش حجم در نزدیکی یک منطقه ابتدایی معین است. و خلاصه همه dSما نتیجه نهایی را دریافت می کنیم ، جایی که در حال حاضر حجم کامل افزایش می یابد ، مانند فرمول اصلی پاراگراف.

کار نیرو در مکانیک نظری

اجازه دهید جزئیات بیشتری نسبت به آنچه در بالا گفته شد ، در مورد تعریف انرژی به عنوان یک انتگرال ریمانی در نظر بگیریم.

اجازه دهید یک نقطه ماده M (\ displaystyle M) در امتداد یک منحنی متغیر پیوسته حرکت کند G = (r = r (s)) (\ displaystyle G = \ (r = r (s) \)) ، جایی که s یک طول قوس متغیر است ، 0 ≤ s ≤ S (\ displaystyle 0 \ leq s \ leq S) و نیروی F (s) (\ displaystyle F (s)) در جهت حرکت به صورت مماس بر مسیر (در صورت عدم نیرو مماسی ، سپس با F (s) (\ displaystyle F (s)) نمایش نیرو بر مماس مثبت منحنی را انجام می دهیم ، بنابراین این مورد را به حالت زیر در نظر می گیریم). مقدار F (ξ i) s i ، △ s i = s i - s i - 1 ، i = 1 ، 2 ،. ... ... ، i τ (\ displaystyle F (\ xi _ (i)) \ مثلث s_ (i) ، \ مثلث s_ (i) = s_ (i) -s_ (i -1) ، i = 1،2 ، ... ، i _ (\ tau)) نامیده می شود کار ابتدایینیروی F (\ displaystyle F) در ناحیه G i (\ displaystyle G_ (i)) و به عنوان یک مقدار تقریبی از کار انجام شده توسط نیروی F (\ displaystyle F) که بر نقطه ماده هنگامی که دومی عبور می کند ، گرفته می شود. منحنی G i (\ displaystyle G_ (i)). مجموع همه مشاغل ابتدایی ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ si (\ displaystyle \ sum _ (i = 1) ^ (i _ (\ tau)) F (\ xi _ (i)) \ مثلث s_ (i)) مجموع تجمعی ریمان تابع F (s) (\ displaystyle F (s)) است.

مطابق با تعریف انتگرال ریمان ، می توانیم کار را تعریف کنیم:

محدوده ای که مجموع آن تمایل دارد ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ si (\ displaystyle \ sum _ (i = 1) ^ (i _ (\ tau)) F (\ xi _ (i)) \ مثلث s_ (i)) همه مشاغل ابتدایی هنگام ظرافت | τ | \ tau پارتیشن τ (\ displaystyle \ tau) به صفر می رسد که کار نیروی F (\ displaystyle F) در امتداد منحنی G (\ displaystyle G) نامیده می شود.

بنابراین ، اگر این اثر را با حرف W (\ displaystyle W) نشان دهیم ، پس به موجب این تعریف ،

W = lim | τ | → 0 ∑ i = 1 i τ F (ξ i) △ si (\ displaystyle W = \ lim _ \ sum _ (i = 1) ^ (i _ (\ tau)) F (\ xi _ (i)) \ مثلث s_ (i)) ،

از این رو ،

W = ∫ 0 s F (s) d s (\ displaystyle W = \ int \ limit _ (0) ^ (s) F (s) ds) (1)

اگر موقعیت یک نقطه در طول مسیر آن با استفاده از پارامترهای دیگر t (\ displaystyle t) (به عنوان مثال زمان) و اگر مسافت طی شده s = s (t) (\ displaystyle s = s (t)) ، a ≤ t ≤ b (\ displaystyle a \ leq t \ leq b) یک تابع متغیر پیوسته است ، سپس از فرمول (1) بدست می آوریم

W = ∫ a b F [s (t)] s ′ (t) d t. (\ displaystyle W = \ int \ limit _ (a) ^ (b) Fs "(t) dt.)

ابعاد و واحدها

واحد اندازه گیری کار در سیستم بین المللی واحدها (SI) ژول است ، در CGS - erg

1 J = 1 kg · m² / s² = 1 N · m 1 erg = 1 g · cm² / s² = 1 dyne · cm 1 erg = 10−7 J

به من بدهید. تعریف-کار در ترمودینامیک و فرآیند آدیاباتیک

سوتلانا

در ترمودینامیک ، حرکت یک جسم به عنوان یک کل در نظر گرفته نمی شود و ما در مورد حرکت قسمت هایی از یک بدن ماکروسکوپی نسبت به یکدیگر صحبت می کنیم. پس از اتمام کار ، حجم بدن تغییر می کند و سرعت آن صفر باقی می ماند. اما سرعت مولکولهای بدن در حال تغییر است! بنابراین ، دمای بدن تغییر می کند. دلیل آن این است که در برخورد با پیستون متحرک (فشرده سازی گاز) ، انرژی جنبشی مولکولها تغییر می کند - پیستون بخشی از انرژی مکانیکی خود را واگذار می کند. هنگام برخورد با پیستون عقب نشینی (انبساط) ، سرعت مولکول ها کاهش می یابد ، گاز سرد می شود. هنگام انجام کار در ترمودینامیک ، وضعیت اجسام ماکروسکوپی تغییر می کند: حجم و دمای آنها.
یک فرآیند آدیاباتیک یک فرآیند ترمودینامیکی در یک سیستم ماکروسکوپی است که در آن سیستم انرژی گرمایی دریافت نمی کند و از آن ساطع نمی شود. خطی که یک روند آدیاباتیک را در نمودار ترمودینامیکی نشان می دهد ، آدیابات نامیده می شود.

اولگ گلتسوف

کار A = p (v1-v2)
جایی که
p - فشار ایجاد شده توسط پیستون = f / s
جایی که f نیروی وارد بر پیستون است
s - منطقه پیستون
توجه داشته باشید p = const
v1 و v2 جلد اولیه و نهایی هستند.

علمی که پدیده های حرارتی را مطالعه می کند ترمودینامیک است. فیزیک آن را یکی از شاخه های خود می داند که به فرد اجازه می دهد بر اساس نمایش ماده در قالب یک سیستم مولکولی نتیجه گیری های خاصی را انجام دهد.

ترمودینامیک ، که تعاریف آن بر اساس تجربیات بدست آمده است ، از دانش انباشته شده در مورد داخلی استفاده نمی کند. با این حال ، در برخی موارد ، این علم از مدلهای جنبشی مولکولی برای نشان دادن واضح نتایج خود استفاده می کند.

اساس ترمودینامیک قوانین کلی فرایندهایی است که در طول تغییرات رخ می دهد ، و همچنین خواص سیستم ماکروسکوپی ، که در حالت تعادل در نظر گرفته می شود. مهمترین پدیده ای که در مجموعه ای از مواد اتفاق می افتد ، یکسان سازی ویژگی های دمایی تمام قسمتهای آن است.

مهمترین مفهوم ترمودینامیکی این است که هر جسمی از آن برخوردار است. در خود عنصر موجود است. تفسیر مولکولی-جنبشی انرژی داخلی مقداری است که مجموع فعالیت جنبشی مولکولها و اتمها و همچنین پتانسیل تعامل آنها با یکدیگر است. بنابراین از قانون کشف شده توسط ژول پیروی می کند. تأیید آن چندین آزمایش بود. آنها این واقعیت را اثبات کردند که ، به ویژه ، دارای انرژی داخلی است ، که شامل فعالیت جنبشی همه ذرات آن است ، که تحت تأثیر گرما در حرکت آشفته و بی نظم هستند.

کار در ترمودینامیک فعالیت بدن را تغییر می دهد. تأثیر نیروهای م affectثر بر انرژی داخلی سیستم می تواند هم مثبت و هم منفی باشد. در مواردی که به عنوان مثال ، یک ماده گازی تحت یک فرآیند فشرده سازی قرار می گیرد که در ظرف استوانه ای تحت فشار پیستون انجام می شود ، نیروهای وارد بر آن نوعی کار را انجام می دهند که دارای مقدار مثبت است. در عین حال ، پدیده های متضاد رخ می دهد. این گاز بر پیستونی که بر روی آن عمل می کند کار منفی به همان اندازه انجام می دهد. اعمال تولید شده توسط این ماده مستقیماً با مساحت پیستون موجود ، حرکت آن و همچنین فشار بدن متناسب است. کار در ترمودینامیک ، که توسط یک گاز انجام می شود ، هنگامی که منبسط می شود مثبت است و هنگامی که منقبض می شود ، منفی است. میزان این عمل مستقیماً متناسب با مسیری است که طی آن انتقال ماده از موقعیت اولیه به حالت نهایی به پایان رسیده است.

کار در ترمودینامیک جامدات و مایعات در این است که حجم را بسیار ناچیز تغییر می دهند. در این زمینه ، اغلب از تأثیر نیروها غفلت می شود. با این حال ، نتیجه کار روی یک ماده ممکن است تغییر در فعالیت داخلی آن باشد. به عنوان مثال ، هنگام حفاری قطعات فلزی ، دمای آنها افزایش می یابد. این واقعیت شواهدی از رشد انرژی داخلی است. علاوه بر این ، این روند برگشت ناپذیر است ، زیرا نمی تواند در جهت مخالف انجام شود.
کار در ترمودینامیک یکی از کارهای اصلی است که اندازه گیری آن در ژول انجام می شود. مقدار این شاخص به طور مستقیم با مسیری که طی می کند سیستم از حالت اولیه به حالت نهایی می رود ، متناسب است. این عمل در مورد عملکردهای بدن اعمال نمی شود. این تابع خود فرآیند است.

کار در ترمودینامیک ، که تعریف آن با توجه به فرمول های موجود انجام می شود ، تفاوت بین مقدار گرمای تأمین شده و حذف شده در دوره چرخه بسته است. مقدار این شاخص بستگی به نوع فرآیند دارد. اگر سیستم انرژی خود را رها کند ، این بدان معناست که یک اقدام مثبت تر در حال انجام است ، و اگر آن را دریافت کند ، یک اقدام منفی است.