작업은 물체가 외부 힘에 의해 거리를 이동할 때 전달되는 에너지의 양을 설명하는 물리학 용어이며, 그 중 일부는 변위 방향으로 적용됩니다.
.힘이 일정하면 경로의 길이를 경로를 따라 작용하는 힘의 성분에 의해 곱하여 작업을 계산할 수 있습니다.
작업에 대한 수학적 표현
힘이 물체의 움직임 방향 또는 반대에 맞춰 작동 할 때 객체에서 작업이 이루어집니다.
w =f cos x cosθ
여기,
w =Joules (J)에서 수행 된 작업
f =뉴턴의 힘의 크기 (n)
Δx =미터 (m)의 변위 값
θ =힘과 신체의 움직임 방향 사이의 각도.
작업 단위
S.I. 작업 단위는 Joule (J)로 간주됩니다.
예를 들어, 10N의 힘이 신체에 적용되고 15m의 각도로 변위되면, 수행 된 작업은
입니다.w =fΔx cos θ
w =10 ✕ 15 ✕ cos θ
W =75 J
각도 theta (θ)
에 대해 수행 된 작업이제 우리는 작업의 수학적 표현에 대해 알았으므로 작업을 계산하는 동안 항상 명심하고 다음 요소를 고려해야합니다.
성분의 크기는 f cos θ 입니다. . θ> 90 °의 값이 있으면 구성 요소는 변위 방향과 평행하지만 다른 방향을 가리키고 힘은 움직임에 반대합니다.
COS θ는 힘의 상대 방향과 변위를 나타냅니다. 변위 방향을 따라 힘의 성분이 변위 방향에 반대되는 경우 변위 벡터 및 힘 벡터의 부호가 다를 수 있습니다. 이것은 어떤 긍정적 인 방향이 선택되었는지에 관계없이 사실입니다.
이러한 상황을 더 잘 파악하기 위해 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다. 아래 그림의 회색 점은 물체를 상징합니다. 대상은 힘에 의해 행동합니다. 물체의 변위를 나타냅니다. 각 상황에서 수행 한 작업의 징후를 결정하겠습니다.
- at θ =90 °, cos θ =cos 90 ° =0
- f cos θ =f cos 90 ° =0
따라서 작업이 완료된 작업도 0입니다.
- θ> 90 °에서, 힘의 성분의 크기는 변위의 반대 방향으로 변위선을 따라 있습니다.
cos θ <θ
f cos θ <θ
따라서 수행 된 작업은 부정적입니다
- 작업을 수행하려면 적용된 힘의 구성 요소가 운동 방향으로 지시되어야한다는 것을 명심해야합니다. 운동 방향에 수직 인 세력에 의해 수행 된 일은 없습니다.
작업의 과학적 개념
우리가 강제 'f'를 블록에 적용하면, 몸은 힘의 방향에 따라 가속 또는 속도 상승 또는 감소로 이동합니다. 속도가 증가하거나 감소함에 따라 시스템의 운동 에너지가 변합니다. 우리는 에너지를 만들거나 파괴 할 수 없으므로 다른 형태로 변경되어야합니다. 이 상황에서 수행 된 작업이라고합니다. 부정적인 작업이 완료되면 에너지가 감소하고 긍정적 인 작업이 이루어지면 에너지가 증가합니다.
열과 작업의 개념
열 : 뜨거운 부품과 차가운 부분이 모두있는 시스템을 고려하십시오. 전도, 방사선 및/또는 대류는 온도 차이로 인해 뜨거운에서 추운 영역으로 에너지를 운반합니다. 열은 시스템 표면에서 발생하는 질량 전달이 아닌 에너지 전달에만 독점적으로 제공됩니다. 시스템 조건이 변경되면 열이 시스템으로 들어가거나 종료합니다. 열은 속성이 아니므로 단일 값이 없습니다. 운반되는 열의 양은 절차에 의해 결정됩니다 (시스템이 상태 1에서 상태 2로 이동하는 방법)
열은 전도 및 방사선 방법을 통해 시스템 표면을 통해 전달되는 에너지입니다.
대류는 질량 흐름이 포함되어 있기 때문에 포함되지 않으며, 해당 질량과 관련된 에너지는 별도로 검사됩니다. 따라서 열은 임의로 표면 효과로 정의됩니다.
열은 시스템과 주변 환경의 온도 차이로 인해 질량을 전달하지 않고 시스템의 경계를 통해 전달되는 에너지입니다.
작업 : 열과 같은 작업은 질량이나 시스템에 저장할 수없는 일시적인 현상입니다. 작업은 에너지가 시스템으로 들어가거나 나오는 동안 만 존재하거나 발생하는 표면 개념입니다. 작업이 완료된 후에는 노력의 결과입니다 :에너지. 시스템 안팎에서 작업은 열처럼 시스템이 변경 될 때 발생합니다. 작업은 상품이 아니므로 단일 값은 아닙니다. 절차 (시스템이 상태 1에서 상태 2로 진행되는 방법)는 전달 된 작업의 양을 결정합니다.
열 정의를 말로 표현함으로써 모든 유형의 작업에 대한 일반적인 정의가 형성 될 수 있습니다.
작업은 시스템과 온도 이외의 주변 환경 사이의 상당한 물리적 차이로 인해 질량의 전송없이 시스템 경계를 통해 에너지가 운반되는 에너지입니다.
.열역학적 공정을위한 작업
등방성, 등소성, 등온 및 단열은 4 가지 기본 열역학적 공정입니다. 다음은 다른 열역학적 공정에서 수행 된 작업에 대한 방정식입니다.
1. 이소 코릭 과정 :등조 공정은 부피가 일정하게 유지되는 것으로 정의됩니다.
δ V =0
등방성 과정의 부피 변화는 0이므로 수행 된 작업도 0입니다.
w =pΔv =0
2. 이소 바릭 과정 : 등소 바릭 과정은 시스템의 압력이 변하지 않는 과정입니다 (일정하게 유지)
δ p =0
등소 바릭 과정에서 수행 된 작업에 대한 공식은 다음과 같이 제공됩니다.
w =pΔv
3. 기분자 과정 : 등온 과정은 시스템 온도가 일정하게 유지되는 과정입니다.
Δ t =0
등온 과정에서 수행 된 작업에 대한 공식은 다음과 같이 제공됩니다.
w =nrtln [v1/v2]
n =아니오. 가스의 두부
r =범용 가스 상수 =8.3144 J.K-1.MOL-1
v1 &v2 =시스템의 초기 및 최종 볼륨
4. Adiabatic 프로세스 : 단열 과정은 시스템의 열 에너지가 변하지 않는 과정입니다.
Δ q =0
단열 과정에서 수행 된 작업에 대한 공식은 다음과 같이 제공됩니다.
w =1/1-1 [P2V2-P1V1]
ϒ =단열 지수
P1 &P 2 =시스템의 초기 및 최종 압력
v1 &v2 =시스템의 초기 및 최종 볼륨
결론
작업은 물체가 움직이거나 대체되는 힘입니다. 일정한 힘의 경우, 그것은 물체에 가해지는 힘의 스칼라 생성물과 그 힘에 의해 유도 된 변위입니다. 힘과 변위가 벡터 값이라는 사실에도 불구하고, 스칼라 제품의 특성으로 인해 방향이 없습니다.
열은 시스템과 주변 환경의 온도 차이로 인해 질량을 전달하지 않고 시스템의 경계를 통해 에너지를 전달합니다. 반면, 작업은 시스템과 온도 이외의 주변 환경 사이의 상당한 물리적 차이로 인해 질량 전송없이 시스템 경계를 통해 에너지가 운반되는 에너지입니다.
.
