Работа в термодинамике - Термодинамика - МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА

В термодинамике, в отличие от механики, рассматривается не движение тела как целого, а лишь относительное изменение частей термодинамической системы, в результате которого меняется ее объем.

Работа в термодинамике равна изменению внутренней энергии тела.

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 (рис. 2.11): = - (согласно третьему закону Ньютона), , где р — давление газа, a S — площадь поверхности поршня. Если перемещение поршня Δh в результате расширения мало, то давление газа можно считать постоянным и работа газа равна:

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 (2.22) появится знак «минус»: ΔV < 0, поскольку Δh < 0 (см. рис 2.12). Работа внешних сил А, наоборот, положительна при сжатии газа и отрицательна при расширении:

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 р (V) работа определяется как площадь, ограниченная кривой р (V), осью V и отрезками аb и cd, равными давлениям р1 в начальном (V1) и р2 в конечном (V2) состояниях, как для изобарного, так и для изотермического процессов (рис. 2.13 а, б).