Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

V
dx
F
→
S
dx
~
F
δA
( )
= (−F ) dx = −pS dx = −p dV.
pS
dV = S dx
δA
( )
δA
( )
= −δA
( )
= p dV.
dV > 0 δA
( )
> 0 δA
( )
< 0
δA A
    Çàìåòèì, ÷òî ïåðåäàòü ýíåðãèþ ñèñòåìå ìîæíî íå òîëüêî çà ñ÷åò òåïëîâîãî êîí-
òàêòà. Åñëè îêðóæàþùèå òåëà äåéñòâóþò íà ñèñòåìó íåêîòîðûìè ìàêðîñêîïè÷å-
ñêèìè ñèëàìè, òî ýòè ñèëû ìîãóò ñîâåðøàòü ðàáîòó íàä ñèñòåìîé, èçìåíÿÿ åå
âíóòðåííþþ ýíåðãèþ.  òàêèõ ñëó÷àÿõ ãîâîðÿò, ÷òî ñèñòåìà íàõîäèòñÿ â ìåõàíè-
÷åñêîì êîíòàêòå ñ îêðóæåíèåì14 .
     ïðîñòåéøèõ ñëó÷àÿõ ðàáîòà ñîâåðøàåòñÿ ïðè èçìåíåíèè îáúåìà ñèñòåìû V .
Íàïðèìåð, ðàáîòó íàä ãàçîì èëè æèäêîñòüþ ïðîèçâîäÿò ñèëû äàâëåíèÿ íà ñòåíêè
ñî ñòîðîíû âíåøíèõ òåë. Ïîñêîëüêó â äàëüíåéøåì ìû áóäåì ÷àñòî èëëþñòðèðîâàòü
çàêîíû òåðìîäèíàìèêè, ñ÷èòàÿ, ÷òî ðàáîòà ñîâåðøàåòñÿ ïðè ñæàòèè èëè ðàñøèðå-
íèè ñèñòåìû, ïîëó÷èì ìàòåìàòè÷åñêîå âûðàæåíèå äëÿ ýòîãî âèäà ðàáîòû.

                                       Ðàññìîòðèì ðàâíîâåñíûé ãàç â ñîñóäå, îä-
                                       íà ñòåíêà êîòîðîãî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
                                       ïîðøåíü, ñïîñîáíûé ïåðåìåùàòüñÿ (ñì.
                             →         Ðèñ. 2.1). Ïëîùàäü ïîðøíÿ ðàâíà S .
                             F
                                       Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïîðøåíü ïåðåìåñòèëñÿ
                                       íà ìàëîå ðàññòîÿíèå dx. Òîãäà âíåøíÿÿ
                                       ñèëà F~ , ïðèëîæåííàÿ ê ïîðøíþ, ñîâåðøèò
                    dx                 ýëåìåíòàðíóþ ðàáîòó
             Ðèñ. 2.1
                                    δA(      )
                                          âíåø
                                                 = (−F ) dx = −pS dx = −p dV. (2.11)

Ìû ó÷ëè, ÷òî ìîäóëü âíåøíåé ñèëû ðàâåí ñèëå äàâëåíèÿ ãàçà íà ïîðøåíü pS è
òî, ÷òî dV = S dx åñòü èçìåíåíèå îáúåìà ãàçà. Çàìåòèì, ÷òî ðàáîòà, ñîâåðøåí-
íàÿ ñèñòåìîé (ãàçîì) íàä âíåøíèìè òåëàìè, δA(ñèñò) , äàåòñÿ âûðàæåíèåì (2.11) ñ
îáðàòíûì çíàêîì, ò.å.
                          δA(ñèñò) = −δA(âíåø) = p dV.                   (2.12)
Ïðè ðàñøèðåíèè ñèñòåìû dV > 0, ïîýòîìó δA(ñèñò) > 0, à δA(âíåø) < 0. Ïðè ñæàòèè
çíàêè ðàáîò ìåíÿþòñÿ íà ïðîòèâîïîëîæíûå.
    êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå íóæíî ÿñíî ïðåäñòàâëÿòü ñåáå, èäåò ðå÷ü î ðàáîòå
íàä ñèñòåìîé èëè î ðàáîòå, êîòîðóþ ñîâåðøàåò ñàìà ñèñòåìà íàä îêðóæàþùèìè
òåëàìè. Âî èçáåæàíèè ïóòàíèöû, â äàëüíåéøåì, åñëè íåò ñïåöèàëüíîãî çàìå÷àíèÿ,
ñèìâîë δA äëÿ ýëåìåíòàðíîé ðàáîòû è ñèìâîë A äëÿ ðàáîòû â êîíå÷íîì ïðîöåññå
áóäóò îòíîñèòüñÿ ê ðàáîòå ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìû íàä âíåøíèìè òåëàìè.
   Çàâåðøàÿ íàøå êðàòêîå îáñóæäåíèå ïîíÿòèé òåïëîòû è ðàáîòû, ïîä÷åðêíåì åùå
ðàç: òåïëîòà è ðàáîòà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ýíåðãèþ, ïåðåäàííóþ ñèñòåìå
äâóìÿ êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè. Èíòóèòèâíîå ïðåäñòàâëåíèå îá
ýòèõ äâóõ ñïîñîáàõ îáìåíà ýíåðãèåé ìåæäó ìàêðîñêîïè÷åñêèìè ñèñòåìàìè ïåðâî-
íà÷àëüíî âîçíèêëî â òåõíèêå â ñâÿçè ñ ïîÿâëåíèåì òåïëîâûõ äâèãàòåëåé (ñíà÷àëà
ïàðîâûõ, çàòåì äâèãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ è ò.ä.), ïîñêîëüêó îñíîâíàÿ çàäà-
÷à ëþáîãî òåïëîâîãî äâèãàòåëÿ ñîñòîèò â ïðåîáðàçîâàíèè òåïëîòû â ðàáîòó. Ìû
 14 Äëÿïîëíîòû óïîìÿíåì òðåòèé òèï êîíòàêòà ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ñèñòåì, ïðè êî-
òîðîì îíè îáìåíèâàþòñÿ ýíåðãèåé. Ìàòåðèàëüíûì êîíòàêòîì íàçûâàåòñÿ îáìåí
÷àñòèöàìè ìåæäó ñèñòåìàìè.  äàëüíåéøåì ìû îáû÷íî áóäåì ïðåäïîëàãàòü, ÷òî
îáìåíà ÷àñòèöàìè íåò, òàê ÷òî ÷èñëî ÷àñòèö (èëè ìàññà ñèñòåìû) ÿâëÿåòñÿ ôèêñè-
ðîâàííûì âíåøíèì ïàðàìåòðîì.

                                      17

Страницы