Treball, calor, energia interna

Treball mecànic (W).

És una manera d'intercanviar energia entre sistemes. En física es defineix el treball com el producte escalar de la força i el vector desplaçament. Per simplificar aquesta definició una força fa un treball sobre un objecte si aquesta força produeix un desplaçament de l'objecte.

El treball es representa amb la lletra W i la seua unitat en el sistema internacional és el Joule (J).

Imagina que hi ha un gas tancat en un recipient. Es considera que és una xeringa . El treball mecànic és el treball per variar el volum que ocupa el gas. Per variar el volum del gas es pot fer un treball sobre el gas o que el gas siga el que fa el treball. Hi ha que diferenciar els dos casos des del punt de vista matemàtic.

A partir d'ara es seguirà aquest criteri de signes:

Treball positiu: realitzat sobre el sistema, aleshores el treball és positiu.

Treball negatiu: realitzat pel sistema, seria quan el sistema s'expandeix.

Calor.

És una de les maneres que hi ha d'intercanviar energia entre el sistema. Quan dos cossos que estan a diferent temperatura hi ha una transferència d'energia entre els dos cossos de manera que passa energia del cos que està a major temperatura fins al cos que està a menor temperatura.

El calor és energia en transit. Es representa amb la lletra Q i la seua unitat en el sistema internacional és el Joule (J).

Respecte al criteri de signes de la calor que s'utilitza en termodinàmica és important conéixer el següent:

Calor positiu: si entra energia des de l'exterior cap al sistema en forma de calor.

Calor negativa: si ix energia des del sistema cap a l'exterior en forma de calor.

Energia interna d'un sistema.

L'energia interna del sistema (U) és una mesura macroscòpica que és el resultat de considerar totes les energies de les partícules del sistema, ja siga cinètica o potencial.

La unitat de l'energia en el sistema internacional és el Joule (J).

Per exemple, si hi ha aire dins d'una xeringa que no permet l'intercanvi de matèria amb l'exterior i aquest és el sistema d'estudi, l'energia interna del sistema seria la suma de totes les energies de cada molècula que forma l'aire. Com les molècules estan en moviment tenen energia cinètica, com ocupen un lloc en l'espai i estan sotmeses a la força de la gravetat hi ha una energia potencial gravitatòria i també hi ha energia química perquè els àtoms estan enllaçats per formar molècules, però aquesta energia no és més que energia potencial elèctrica degut a que els enllaços es formen degut a forces elèctriques entre els nuclis i els electrons.