Физические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика. Панов В.К. - 49 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

§ 11. Работа
59
§ 11. Работа
Во введении говорилось о том, что понятие работы, появ-
ляющееся в механике, в первозданном виде относится к про-
цессам, связанным с движением тел как целых объектов. Тех-
ническая термодинамика занимается процессами, происходя-
щими в веществе, в телах независимо от их движения или по-
коя. Понятие работы, особенно когда речь идет о тепловом
двигателе, весьма привлекательно, но прежде чем его исполь-
зовать для характеристики термодинамических процессов,
нужно найти для этого основания.
Используем традиционную
систему цилиндр – поршень с газом
(рис. 3.1). Дадим газу возможность
немного расшириться, подвинуть
поршень на малое расстояние ΔХ.
В такой ситуации можно найти
основания для применения понятия
работы. В самом деле, есть тело —
поршень, которое совершило
перемещение. К поршню приложена сила – сила давления со
стороны газа (рис. В.2.). Поэтому можем применить выраже-
ние (В.1) к рассматриваемой ситуации на полном основании,
учтя, что направления действия сил и перемещения совпадают
(cos α = 1):
Р
Т
Δ
Х
V
1
V
2
Рис. 3.1. О работе газа
L = F
l
cos α = p
S
Δ
Х·1. (3.1)
Здесь S – площадь поршня. Произведение pS дает со-
ставляющую сил давления, которая совершает работу — из
всех поверхностей, ограничивающих объем газа, перемещает-
ся только поверхность поршня.
Если теперь обратить внимание на произведение S
Δ
Х, то
это будет объем, заключенный между начальным и конечным
положениями поршня — приращение объема газа
Δ
V = V
2
– V
1
.
Тогда
L = p ·
Δ
V. (3.2)
Этот результат замечателен тем, что, во-первых, процес-
су, произошедшему в газе, удалось сопоставить механическую 
§ 11. Работа                                                         59


§ 11. Работа

       Во введении говорилось о том, что понятие работы, появ-
ляющееся в механике, в первозданном виде относится к про-
цессам, связанным с движением тел как целых объектов. Тех-
ническая термодинамика занимается процессами, происходя-
щими в веществе, в телах независимо от их движения или по-
коя. Понятие работы, особенно когда речь идет о тепловом
двигателе, весьма привлекательно, но прежде чем его исполь-
зовать для характеристики термодинамических процессов,
нужно найти для этого основания.
       Используем традиционную             Р
систему цилиндр – поршень с газом          Т
(рис. 3.1). Дадим газу возможность
немного расшириться, подвинуть                               ΔХ
                                               V1
поршень на малое расстояние ΔХ.
В такой ситуации можно найти                     V2
основания для применения понятия
работы. В самом деле, есть тело —            Рис. 3.1. О работе газа
поршень, которое совершило
перемещение. К поршню приложена сила – сила давления со
стороны газа (рис. В.2.). Поэтому можем применить выраже-
ние (В.1) к рассматриваемой ситуации на полном основании,
учтя, что направления действия сил и перемещения совпадают
(cos α = 1):
                     L = F l cos α = p S ΔХ·1.                     (3.1)
       Здесь S – площадь поршня. Произведение pS дает со-
ставляющую сил давления, которая совершает работу — из
всех поверхностей, ограничивающих объем газа, перемещает-
ся только поверхность поршня.
       Если теперь обратить внимание на произведение SΔХ, то
это будет объем, заключенный между начальным и конечным
положениями поршня — приращение объема газа ΔV = V2 – V1.
Тогда
                            L = p · ΔV.                            (3.2)
       Этот результат замечателен тем, что, во-первых, процес-
су, произошедшему в газе, удалось сопоставить механическую

Страницы