Термодинамика (Сборник рефератов). Черный А.А. - 46 стр.

       Работа газа при изопроцессах. Работа газа при расширении и
сжатии. Для обратного перехода внутренней энергии тела в механическую ра-
боту необходимо каким-то образом преобразовать хаотическое движение его
молекул в упорядоченное движение другого тела. В качестве такого тела наи-
более целесообразно использовать поршень в цилиндре, перемещающийся
под давлением газа, заполняющего цилиндр.
       Сила давления газа совершает работу при его расширении за счет из-
менения внутренней энергии газа.
       Вычислим работу, совершаемую силой давления F газа при его расши-
рении от начального объема V1 до конечного V2 .
       Будем считать, что поршень, площадь поперечного сечения которого
равна S, перемещается на высоту h и что сила давления газа остается посто-
янной в процессе перемещения.
       Работа силы давления газа при таком перемещении по определе-
нию равна:
       А = Fh cos 0 = F/SSh. Так как среднее давление газа р = F/S, из-
менение его объема V = V2 – V1 = Sh, то выражение для работы газа можно
представить в виде
       А = pdV.
       Работа, совершаемая газом, равна произведению среднего
давления газа на изменение его объема:
       A=p(V2-V1).
       При расширении (dV > 0) газ совершает положительную работу,
отдавая энергию окружающим телам.
       При сжатии (dV < 0) работа, совершаемая газом, отрицательна
Внутренняя энергия газа при сжатии увеличивается.
       Работа газа при изопроцессах. При изохорном процессе (dV = 0)
работа газом не совершается: А = 0.
       Рассмотрим изобарное расширение газа, имеющего давление р, от
начального объема V1 до конечного V2. Работа, совершаемая газом, рав-
на площади прямоугольника под изобарой со сторонами р и (V2 – V1).
       При изотермическом расширении газа его давление изменяется
по гиперболическому закону. Выделим на изотерме небольшой участок,
соответствующий малому изменению объема dV.
       Проведем перпендикуляры из концов участка до пересечения с
изотермой и обозначим через р среднее давление газа при таком измене-
нии объема. Работа, совершаемая газом при расширений на V, равна р
dV. Такая же величина определяет площадь заштрихованной трапеции,
имеющей среднюю линию р и высоту dV. Из площадей подобных трапе-
ций складывается полная площадь под изотермой, численно равная рабо-
те при изотермическом расширении газа.
       Работа, совершаемая газом в процессе его расширения (или сжа-
тия) при любом термодинамическом процессе, численно равна площади
под кривой, изображающей изменение состояния газа на диаграмме р, V.

                                    46