Lucrul mecanic, caldura, energie

Lucrul mecanic, caldura, energie

Lucrul mecanic, caldura si energia sunt concepte de baza ale termodinamicii.

Procesele termodinamice au loc cu variatia parametrilor de stare datorita schimbului de energie intre sistem si mediul exterior.

Acest schimb de energie are doua forme generale: lucrul mecanic (W) si caldura (Q).

Conventional se atribuie schimbului de energie a sistemului cu mediul exterior un anumit semn: caldura si lucrul mecanic primite de sistem sunt pozitive (Q > 0, W > 0), iar cantitatile de energie cedate de sistem sunt negative (Q < 0, W < 0).

Termodinamica preia definitia lucrului mecanic, formulata in mecanica ca produsul dintre forta si deplasarea punctului de aplicatie a fortei.

Lucrul mecanic elementar al fortei F care se deplaseaza pe distanta dl va fi:

dW = - Fdl (4.5)

Cea mai uzuala forma de lucru mecanic in termodinamica este lucrul de volum efectuat sau primit de sistem sub actiunea presiunii exterioare p:

dW = - Fdl = - pSdl = - pdV (4.6)

unde: F = pS (4.7)

Conform conventiei, relatia (4.6) arata ca la comprimarea gazului (dV < 0), sistemul primeste lucru mecanic (dW > 0), iar la destindere (dV > 0), se cedeaza lucru mecanic (dW < 0). De asemenea se observa ca lucrul mecanic este produsul dintre un parametru intensiv si un parametru extensiv.

Caldura sau energia termica reprezinta schimbul de energie, creat prin diferenta de temperatura dintre sistem si mediul exterior sau dintre doua sisteme si realizat prin miscarea dezordonata a atomilor si moleculelor.

Unitatea de masura pentru energie in S.I. este joule (J), dar in termodinamica chimica se utilizeaza caloria (cal). Caloria este caldura necesara ridicarii cu un grad a temperaturii unui gram de apa intre 19,5 si 20,5C. Relatia dintre calorie si joule este:

1 cal = 4,184 J (4.8)