De relatie tussen interne energie en mechanisch werk wordt bepaald door de eerste wet van thermodynamica . Deze wet stelt dat de verandering in interne energie van een systeem gelijk is aan de warmte die aan het systeem wordt toegevoegd minus het werk dat door het systeem is gedaan.

Hier is een uitsplitsing:

* interne energie (u) is de totale energie in een systeem, inclusief kinetische energie van moleculen, potentiële energie van intermoleculaire krachten en andere vormen van energie.

* warmte (q) is de overdracht van thermische energie tussen een systeem en zijn omgeving.

* werk (w) wordt de energie overgedragen naar of van een systeem door een externe kracht.

De eerste wet van de thermodynamica kan wiskundig worden uitgedrukt als:

Δu =q - w

Waar:

* Δu is de verandering in interne energie

* Q is de warmte toegevoegd aan het systeem

* W Wordt het werk gedaan door het systeem

Hoe mechanisch werk de interne energie beïnvloedt:

* werk gedaan door het systeem: Wanneer een systeem werkt, besteedt het interne energie. Dit betekent dat de interne energie afneemt (Δu is negatief). Voorbeelden zijn:

* Uitbreiding van gas die een zuiger duwt

* Een roterende as werkt op een machine

* werk gedaan op het systeem: Wanneer het werk aan een systeem wordt gedaan, neemt de interne energie toe (Δu is positief). Voorbeelden zijn:

* Een gas comprimeren

* Wrijvingswarmte genereren in een systeem

* Een vloeistof roeren

Sleutelpunten:

* werk kan interne energie veranderen. Het werk van het systeem vermindert de interne energie, terwijl het werk aan het systeem de interne energie verhoogt.

* De eerste wet van de thermodynamica is een behoud van het energieprincipe. Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen overgedragen of getransformeerd.

* De relatie tussen werk en interne energie is belangrijk in veel technische toepassingen. Inzicht in hoe werk interne energie beïnvloedt, is bijvoorbeeld cruciaal voor het ontwerpen van motoren, energiecentrales en andere thermodynamische systemen.

Voorbeeld:

Laten we zeggen dat u een gas comprimeert met behulp van een zuiger. Je doet werk aan het systeem en vergroot de interne energie. Deze toename van de interne energie manifesteert zich als een toename van de temperatuur van het gas.

Samenvattend: Mechanisch werk heeft direct invloed op de interne energie van een systeem. Het werk van het systeem vermindert de interne energie, terwijl het werk aan het systeem de interne energie verhoogt. Deze relatie is een fundamenteel principe in de thermodynamica.