Energie, căldură și muncă
Dezvoltarea termodinamicii nu a fost realizată până când conceptele de energie, muncă și căldură nu au fost diferențiate și clarificate.
1- Cum se măsoară energia?
Energie este cunoscută sub numele de capacitatea unui sistem de a produce muncă. Orice sistem chimic, la o presiune și temperatură date, are: o cantitate de energie măsurabilă macroscopic și o cantitate de energie stocată în interior datorită compoziției sale, care se numește energie interna.
Cea mai cunoscută unitate de energie este calorie (cal) și corespunde cantității de energie necesară pentru a crește temperatura de 1 g de apă cu 1 ° C. Deoarece această cantitate de energie este foarte mică, kilocalorie (kcal), considerând că 1 kcal este egal cu 1000 cal.
Cu toate acestea, sistemul internațional (S.I) determină că unitatea de energie este Joule (J).
1.1- Ce este energia internă?
Energia totală a unui sistem este suma tuturor energiilor cinetice (Ec) și energiile potențiale (Ep) din componentele sale și este cunoscut sub numele de energie internă a sistemului (U), care corespunde unei funcții de stare. Deoarece sistemele sunt formate dintr-un număr mare de atomi, ioni sau molecule, este dificil să se măsoare cantitatea și varietatea mișcărilor și interacțiunilor pe care le au sau energia exactă a sistemului. Prin urmare, ceea ce poate fi măsurat este schimbările de energie internă care însoțesc procesele fizice și chimice, definind-o ca diferența dintre energia internă a sistemului la sfârșitul procesului și cea pe care o avea la început:
U = U (final) - U (inițial)
Unitățile de energie internă, precum și alte mărimi termodinamice, sunt compuse din trei părți; un număr, o unitate care dă amploarea schimbării și un semn care dă direcția. În acest fel, este clar că energia pe care o pierde un sistem trebuie să o câștige mediul și invers:
Într-o reacție chimică, starea inițială a sistemului se referă la reactanți și starea finală la produse:
Când conținutul de energie al produselor este mai mic decât cel al reactanților, energia internă a procesului este negativă. Aceasta implică faptul că energia internă a reactanților este mai mare decât cea a produsului:
2- Ce este munca?
De obicei, atunci când vorbim despre muncă, se înțelege că trebuie să ne folosim mușchii cheltuind o cantitate mare de energie sau să depunem un anumit efort pentru a realiza o sarcină. Cu toate acestea, în termeni chimici, munca este legată de cantitatea de forță de ori distanța acestei forțe:
W = F • d