كار

بصورت ساده كار حاصلضرب نيرو و جابجايي درهم است و هر وقت هم نيرو و هم جابجايي داشتيم، كار خواهيم داشت ( البته به شرطي كه نيرو جابجايي بر هم عمود نباشند). انواع نيروها و متناظر با آنها انواع كار مثل كار الكتريكي، كارمغناطيسي و ... مي توان در نظر گرفت. در فرآيند هاي شيميائي و گرماشیمي ما معمولا ً فقط كار مربوط به تغيير حجم يا كار تغيير حجم را داريم. كار تغيير حجم ناشي از انبساط يا انقباض سيستم یا همان تغيير حجم سيستم (بعنوان وجود جابجائي) در حضور فشار خارجي (بعنوان عامل ايجاد كننده نيرو) است. بنابراين براي داشتن كار تغييرحجم اولاً بايستي تغيير حجم داشته باشيم ()، ثانياً بايستي فشار خارجي داشته باشيم يا بعبارتی انبساط در خلاء نباشد () كه در غير اينصورت كار تغيير حجم برابر صفر خواهد بود.

در صورتي كه فشار خارجي وارد بر سيستم ثابت باشد، مي توان كار تغيير حجم را از رابطه زير محاسبه كرد:

تغيير حجم فشار خارجي = كار تغيير حجم يا

از آنجائيكه فشار نمي تواند منفي باشد، با توجه به رابطه قبل داريم:

خروج انرژي از سيستم بصورت كار يا يا انبساط

ورود انرژي به سيستم بصورت كار يا يا انقباض

عدم ورود يا خروج انرژي بصورت كار يا يا حجم ثابت

دقت داشته باشيد كه علامت جهت تبادل انرژي بصورت كار را نشان مي دهد. بعنوان مثال منفي بودن كار به معناي خروج انرژي از سيستم بصورت كار و كاهش سطح انرژي سيستم است بحث مشابهي در مورد علامت گرما مي توان در نظر گرفت كه بعداً مجدداً بدان خواهيم پرداخت.

با توجه به رابطه بالا حاصلضرب فشار و حجم از جنس انرژي است و اين مطلب را مي توان از روي واحدها نيز ديد. اگر سیستم واحد ها را سيستم در نظر بگيريم، واحد فشار پاسكال (يا ) و واحد حجم متر مكعب () خواهد بود كه حاصلضرب آنها واحد انرژي ژول () را نتيجه مي دهد:

بنابراين در صورتيكه واحد فشار را اتمسفر () و واحد حجم را ليتر () در نظر بگيريم، حاصلضرب حاصل با واحد از جنس انرژي خواهد بود كه البته يك واحد نيست و بصورت زير به واحد براي انرژي يعني ژول مي تواند مرتبط شود:

تمرين : يك بادكنك در مقابل فشار خارجي ثابت جو به مقدار با اندازه منبسط می‌شود. كار تغييرحجم آن را برحسب ژول بدست آوريد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*****

 

 

 

 

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

**************************************************

سایت: www.youngchemist.com

مولف: محمد شاهی

نظرات، پیشنهادات و انتقادات: chemistry.shahi@gmail.com

**************************************************

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||