يمكن للماء أن يصل إلى درجة حرارة الغرفة من طريقين مختلفين إما بترك الثلج يذوب لدرجة حرارة الغرفة أو ترك الماء االساخن ليبرد إلى درجة حرارة الغرفة ، و هنا نستطيع القول أن الطاقة الداخلية هي دالة الحالة، فهي تعتمد فقط على الحالة الحالية للنظام و ليس على المسار الذي سلكه النظام للوصول إلى تلك الحالة. و عليه فإن ΔE تعتمد فقط على Einitial و Efinal ، و بصيغة أخرى فإن حالة الدالة تعتمد فقط على حالات المادة الإبتدائية و النهائية و ليس على كيفية استخدام الطاقة الداخلية ، و عليه فإن الحرارة و الشغل ليستا دالة للحالة . فمثلا لو تم توصيل بطارية بمقاومة عالية و تم توصيل بطارية أخرى بنفس القوة بمروحة
، فلاحظ أن كلا البطاريتين تستهلكان الطاقة نفسها ، أي أن قيمة ΔE نفسها لم تتغير ، و لكن في حالة البطارية الأولى يكون استهلاك الطاقة على شكل حرارة ، بينما في الحالة الثانية يكون استهلاك الطاقة على شكل حرارة و شغل.
و الظروف التي تؤثر على الطاقة الداخلية تشمل درجة الحرارة و الضغط و أيضا الكمية الكلية للمادة في النظام لأن الطاقة خاصية توسعية.
و يمكن للتفاعلات الكيميائية أن تمتص أو تحرر طاقة و بالتالي يمكن لهذه التفاعلات أن ينتج عنها شغلا.فمثلا عندما يتفاعل الخارصين مع حمض الهيدوكلوريك عند ضغط ثابت ، فإنه ينتج عن التفاعل غاز الهيدروجين ، و يمكن لهذا الغاز أن يستغل لدفع المكبس مثلا . و يمكن تمثيل التفاعل كما يلي :
Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)
و يسمى الشغل الناتج عن التفاعل السابق باسم شغل الضغط-الحجم. و عندما يكون الضغط ثابنا فإن الشغل يحسب بالعلاقة التالية :
w = -PΔV
حيث P الضغط و ΔV التغير في حجم النظام ، حيث :
ΔV = Vfinal – Vinitial
فعندما يتمدد الحجم تكون قيمة ΔV موجبة و قيمة w سالبة . فالطاقة تتحرر من النظام على صورة شغل و هذا يدل على أن الشغل مطبق من النظام على الوسط المحيط ، و لكن عندما يضغط الغاز فإن قيمة ΔV تكون سالبة.
مقالات قد تفيدك :