Физика_10 класс_Работа в термодинамике_Приложение 1

РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ

Вычислим работу, совершаемую газом при его действии на поршень с силой, равной по величине и противоположной по направлению силе , действующей на газ со стороны поршня:  (согласно третьему закону Ньютона). 

Если газ расширяется при постоянном давлении р, то сила, действующая со стороны газа на поршень: F = рS, гдеS - площадь поршня.

При подъеме поршня на высоту  газ совершает работу. Если перемещение поршня Δh в результате расширения мало, то давление газа можно считать постоянным и работа газа равна:

,

где ΔV - изменение объема газа.

Если газ расширяется, он совершает положительную работу, так как пе­ремещение поршня совпадает по направлению с силой . Если газ сжи­мается, то работа газа отрицательна, поскольку перемещение поршня про­тивоположно силе . В формуле  появится знак «минус»: ΔV < 0, поскольку Δh < 0.

Работа, совершаемая термодинамической системой при постоянном давлении, равна

Совершая над газом положительную работу, внешние тела передают ему часть своей энергии. При расширении газа внешние тела отбирают у газа часть его энергии — работа внешних сил отрицательна.

На графике зависимости давления от объема p(V) работа определяется как площадь, ограни­ченная кривой p(V), осью V и отрезками ab и cd, равными давлениям p₂ в начальном (V₂) и р₂ в конечном (V₂) состояниях, как для изобарного, так и для изотермического процессов:

Скачано с www.znanio.ru