Comment faire des problèmes de la fonction de travail
Calculer la quantité de travail qui doit être fait pour soulever un sac de 10 livres d'épicerie une distance de 2,5 pieds du sol au dessus du comptoir de la cuisine.
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Le volume du gaz peut augmenter en poussant le piston à mi-course du cylindre. La quantité de travail effectué est égale au produit de la force exercée sur les temps de piston de la distance le piston est déplacé.
La pression (P) du gaz exerce sur le piston est égale à la force (F) avec laquelle il pousse sur le piston divisé par la surface (A) du piston.
Ainsi, la force exercée par le gaz est égal au produit de son temps de pression de la zone de surface du piston.
Cette expression dans la substitution de l'équation la définition du travail donne le résultat suivant.
Le produit de la surface des temps de piston de la distance le piston se déplace est égale à la variation qui se produit dans le volume du système lorsque le gaz se dilate. Par convention, la variation du volume est représenté par le symbole V.
L'ampleur du travail effectué lorsqu'un gaz se développe est donc égal au produit de la pression des temps de gaz la variation du volume du gaz.
Joule - Mesure de la chaleur et de travail
Par définition, un joule est le travail effectué lorsqu'une force d'un newton est utilisé pour déplacer un objet d'un mètre.
Parce que le travail peut être converti en chaleur et vice versa, le système SI utilise Joule pour mesurer l'énergie sous forme de chaleur et de travail.
La première loi de la Thermodynamique: Conservation de l'énergie
La première loi de la thermodynamique, que l'énergie ne peut être créée ou détruite. Un système peut gagner ou perdre de l'énergie. Mais tout changement dans l'énergie du système doit être accompagné d'un changement équivalent dans l'énergie de son environnement, car l'énergie totale de l'univers est constante. La première loi de la thermodynamique peut être décrit par l'équation suivante.
(Les indices Univ. Sys. Surr et représentent l'univers, le système et son environnement.)
L'énergie d'un système est souvent appelé son énergie interne parce qu'elle est la somme des énergies cinétique et potentielle des particules qui forment le système. Parce qu'il n'y a pas d'interaction entre les particules, la seule contribution à l'énergie interne d'un gaz idéal est l'énergie cinétique des particules. L'énergie interne d'un gaz parfait est donc directement proportionnelle à la température du gaz.
(Dans cette équation, R est la constante des gaz parfaits et T est la température du gaz en unités de Kelvin).
Bien qu'il soit difficile, voire impossible, d'écrire une équation pour les systèmes plus complexes, l'énergie interne du système est toujours directement proportionnelle à sa température. On peut donc utiliser les changements de la température d'un système pour surveiller les changements dans son énergie interne.
L'amplitude de la variation de l'énergie interne d'un système est défini comme la différence entre les valeurs initiales et finales de cette quantité.
Parce que l'énergie interne d'un système est proportionnelle à sa température, E est positif lorsque la température du système augmente.
La première loi de la Thermodynamique: interconversion de chaleur et de travail
L'énergie peut être transférée entre un système et son environnement aussi longtemps que l'énergie acquise par un de ces composants de l'univers est égale à l'énergie perdue par l'autre.
L'énergie peut être transférée entre un système et son environnement sous forme de chaleur, soit (q) ou de travail (w).
Lorsque la chaleur pénètre dans un système, il peut augmenter la température du système ou il peut faire le travail.
La convention de signe pour la relation entre le travail et l'énergie interne d'un système est représenté sur le côté gauche de la figure ci-dessous.- Lorsque le système fonctionne sur son environnement, l'énergie est perdue, et E est négative.
- Lorsque l'environnement fonctionnent sur le système, l'énergie interne du système devient plus grande, donc E est positif.
La relation entre l'amplitude du travail effectué par un système quand il se dilate et la variation du volume du système a été précédemment décrit par l'équation suivante.
La figure ci-dessus montre que la convention de signe pour les travaux d'expansion peuvent être inclus en écrivant cette équation comme suit.
Lorsque les équations relient deux ou plusieurs propriétés qui décrivent l'état du système, on les appelle équations d'état. La loi des gaz parfaits, par exemple, est une équation d'état.
les fonctions de l'Etat ne dépendent que de l'état du système, et non pas sur le chemin emprunté pour arriver à cet état.
La température est une fonction d'état. Peu importe combien de fois nous chauffer, refroidir, développez, compriment, ou autrement changer le système, la variation nette de la température ne dépend que de l'état initial et final du système.
La même chose peut être dite pour le volume, la pression et le nombre de moles de gaz dans l'échantillon. Ces quantités sont toutes les fonctions de l'État.
La chaleur et le travail ne sont pas des fonctions de l'État. Le travail ne peut pas être une fonction d'état, car elle est proportionnelle à la distance d'un objet est déplacé, qui dépend du chemin utilisé pour passer de la première à l'état final. Si le travail n'est pas une fonction d'état, puis la chaleur ne peut pas être une fonction d'état non plus. Selon la première loi de la thermodynamique, le changement de l'énergie interne d'un système est égale à la somme de la chaleur et le travail transféré entre le système et son environnement.
Si E ne dépend pas du chemin utilisé pour passer de la première à l'état final, mais la quantité de travail ne dépend du chemin utilisé, la quantité de chaleur dégagée ou absorbée doit dépendre du chemin.
Les propriétés thermodynamiques d'un système qui sont des fonctions de l'État sont généralement symbolisés par les lettres majuscules (T. V. P. E. et ainsi de suite). propriétés thermodynamiques qui ne sont pas des fonctions de l'État sont souvent décrites par des lettres minuscules (q et w).
Laquelle des propriétés suivantes d'un gaz sont des fonctions de l'Etat?
(A) la température, T