Thuis ❯ Alle Definities ❯ Calculus ❯ Toepassingen uit de echte wereld ❯ Werk Definitie
Werk Definitie
In de natuurkunde is werk het product van kracht en verplaatsing. Er wordt gezegd dat een kracht werk doet als er bij het handelen een verplaatsing van het toepassingspunt in de richting van de kracht is.
Wanneer bijvoorbeeld een bal boven de grond wordt gehouden en vervolgens wordt gevallen, is het werk dat op de bal wordt gedaan terwijl deze valt gelijk aan het gewicht van de bal (een kracht) vermenigvuldigd met de afstand tot de grond (een verplaatsing). Wanneer de kracht F constant is en de hoek tussen de kracht en de verplaatsing s is θ, dan wordt het werk gegeven door w = fs cos θ.
Werk overdrachten energie van de ene plaats naar de andere, of de ene vorm naar de andere. De SI -eenheid is de Joule (J) .
Elektrisch werk
Elektrisch werk is het werk dat wordt gedaan op een geladen deeltje door een elektrisch veld. De vergelijking voor elektrisch werk is gelijk aan die van mechanisch werk:
Waarbij q de lading van het deeltje is, q de lading van de eenheid, e het elektrische veld, dat op een locatie de kracht is op die locatie gedeeld door een lading van een eenheid ('test'), is Fe de coulomb (elektrische) kracht, r is de verplaatsing en ∙ is het dot -product .
Het elektrische werk per ladingseenheid, bij het verplaatsen van een verwaarloosbare testlading tussen twee punten, wordt gedefinieerd als de spanning tussen die punten. Het werk kan worden gedaan door elektrochemische apparaten (elektrochemische cellen) of verschillende metalenverbindingen die een elektromotorische kracht genereren.
Thermodynamisch werk
In de thermodynamica wordt het werk uitgevoerd door een systeem door het systeem overgedragen naar zijn omgeving, door een mechanisme waardoor het systeem spontaan macroscopische krachten op zijn omgeving kan uitoefenen, waar die krachten en hun externe effecten kunnen worden gemeten. In de omgeving, door geschikte passieve koppelingen, kan het geheel van het werk dat door dergelijke krachten wordt gedaan een gewicht verhogen. Ook, alleen door dergelijke mechanismen, kan energie van de omgeving naar het systeem overbrengen; In een tekenconventie die in de natuurkunde wordt gebruikt (hoewel de chemie het tegenovergestelde tekenconventie gebruikt), wordt een dergelijke energieoverdracht geteld als een negatieve hoeveelheid werk die het systeem in zijn omgeving heeft gedaan.
De extern gemeten krachten en externe effecten kunnen elektromagnetisch, zwaartekracht of druk/volume zijn of andere macroscopisch mechanische variabelen. Voor thermodynamisch werk worden deze extern gemeten hoeveelheden exact overeengekomen door waarden van of bijdragen aan veranderingen in macroscopische interne toestandsvariabelen van het systeem, die altijd optreden in conjugaatparen, bijvoorbeeld druk en volume of magnetische fluxdichtheid en magnetisatie.
Door een extern systeem dat in de omgeving ligt, niet noodzakelijk een thermodynamisch systeem zoals strikt gedefinieerd door de gebruikelijke thermodynamische toestandsvariabelen, anders dan door overdracht van materie, kan worden gezegd dat er werk wordt gedaan op een thermodynamisch systeem. Onderdeel van dergelijke omgevings-gedefinieerd werk kan een mechanisme hebben, net als voor door het systeem gedefinieerd thermodynamisch werk dat door het systeem wordt gedaan, terwijl de rest van een dergelijke omgevingsgeefinieerde werkzaamheden verschijnt, niet als een negatieve hoeveelheid thermodynamisch werk dat wordt gedaan door het, maar eerder als warmte overgedragen. De roerende experimenten van Joule bieden een voorbeeld, ter illustratie van het concept van isochorisch (of constant volume) mechanisch werk, in dit geval soms aswerk genoemd. Dergelijk werk is geen thermodynamisch werk zoals hier gedefinieerd, omdat het werkt door wrijving, binnen en op het oppervlak van het thermodynamische systeem, en niet werkt door macroscopische krachten die het systeem spontaan kan uitoefenen op zijn omgeving, beschrijvend door zijn staatsvariabelen . Door de omgeving gedefinieerd werk kan ook niet-mechanisch zijn. Een voorbeeld is Joule -verwarming, omdat het voorkomt door wrijving terwijl de elektrische stroom door het thermodynamische systeem gaat. Wanneer het isochorisch wordt gedaan, en het maakt niet uit, wordt een dergelijke energieoverdracht beschouwd als een warmteoverdracht naar het belang van interesse.
Thermodynamisch werk is een gespecialiseerde versie van het concept van werk in de natuurkunde. In het SI -systeem van meet wordt werk gemeten in Joules (J). De snelheid waarmee het werk wordt uitgevoerd, is stroom.
Bronnen
“Work (Physics).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 13 Apr. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Work_(physics).
“Work (Electrical).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 19 Feb. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Work_(electrical).
“Work (Thermodynamics).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 23 Mar. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Work_(thermodynamics).