Energia, hő és munka
A termodinamika fejlesztését mindaddig nem hajtották végre, amíg az energia, a munka és a hő fogalmát nem különböztették meg és nem tisztázták.
1- Hogyan mérik az energiát?
A Energia a rendszer munkaképességének ismerete. Bármely kémiai rendszer adott nyomáson és hőmérsékleten rendelkezik: makroszkopikusan mérhető energiamennyiséggel és összetételének köszönhetően benne tárolt energiával, amelyet ún. belső energia.
A legismertebb energiaegység a kalória (cal), és megfelel annak az energiamennyiségnek, amely szükséges 1 g víz hőmérsékletének 1 ° C-kal történő emeléséhez. Mivel ez az energiamennyiség nagyon kicsi, a kilokalória (kcal), figyelembe véve, hogy 1 kcal egyenlő 1000 cal.
A Nemzetközi Rendszer (S.I) azonban meghatározza, hogy az energiaegység az Joule (J).
1.1- Mi a belső energia?
A rendszer teljes energiája az összes kinetikus energia összege (Ec) és a potenciális energiák (Ep) alkotórészei és az úgynevezett a rendszer belső energiája (U), ami egy állapotfüggvénynek felel meg. Mivel a rendszerek nagyszámú atomból, ionból vagy molekulából állnak, nehéz megmérni a mozgásuk és kölcsönhatásaik mennyiségét és változatosságát, illetve a rendszer pontos energiáját. Ezért a belső energiában bekövetkező változások mérhetők, amelyek kísérik a fizikai és kémiai folyamatokat, meghatározva azt a rendszer belső energiájának különbségeként a folyamat végén és a kezdeti energia között
U = U (végleges) - U (kezdeti)
A belső energia egységei, valamint egyéb termodinamikai mennyiségek három részből állnak; egy szám, egy egység, amely megadja a változás nagyságát, és egy jel, amely megadja az irányt. Ily módon egyértelmű, hogy a rendszer által elveszített energiát a környezetnek kell megszereznie, és fordítva:
Kémiai reakcióban a rendszer kezdeti állapota a reagensekre, a végső állapot pedig a termékekre vonatkozik:
Ha a termékek energiatartalma kisebb, mint a reagenseké, a folyamat belső energiája negatív. Ez azt jelenti, hogy a reagensek belső energiája nagyobb, mint a terméké:
2- Mi a munka?
Általában a munkáról beszélve megértik, hogy izmainkat nagy energiát kell elhasználnunk, vagy bizonyos erőfeszítéseket kell tennünk egy feladat végrehajtására. Kémiai szempontból azonban a munka az erő mennyiségének és az erő távolságának szorzatával függ össze:
W = F • d