Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Работа, производимая термодинамической системой




 

Понятие физической работы вводилось при изучении раздела <<механика>> (предлагаем вам вновь просмотреть соответствующий материал). В термодинамике состояние системы и работу, совершаемую системой принято выражать через термодинамические параметры. В данном разделе будет получено соответствующее выражение.

Рассмотрим газ, заключенный в цилиндр с легко скользящим (без трения) поршнем (см. рис. 1.2). Пусть газ расширился, при этом поршень переместился вверх на величину dx. Элементарная работа газа при расширении равна:

dA=F×dx,

где F - сила давления на поршень. Выразим F через давление газа р и площадь поршня s:

F=p×s.

S

     
 
 
 

 


DV Dx

 
 

 

 


p, V

 

 
 


Рис. 2.1. Схема вычисления работы при расширении газа

 

Тогда dA=р×s dx, а учитывая, что s d=dV - приращение объема газа, получим:

dA=p×dV. (2.1)

Если dV>0 , то и dA >0 и говорят, что работу совершает газ; если dV<0, то dA <0 и в этом случае работа совершается над газом, поскольку в последнем случае будет положительной работа внешних сил (по III закону Ньютона внешние силы равны силам давления газа, но имеют противоположное направление, поэтому их работа отличается знаком от работы газа). В частности, при изохорическом процессе, когда V=const, dV=0, элементарная работа dA =0. Это обстоятельство аналогично механической ситуации, когда при наличии силы тело покоится и, следовательно, не совершает работу.

Изобразим процесс изменения объема газа графически в координатах {р,V}. Пусть начальное состояние газа соответствует точке 1 со значениями р1, V1, а конечное состояние - точке 2 со значениями р2, V2. Процесс графически можно представить кривой, соединяющей точки 1 и 2 (кривая а на рис. 2.2). Элементарная работа dA, определяемая формулой (2.1), равна площади заштрихованной площадки. Полная работа A1-2 равна сумме всех элементарных работ от точки 1 до точки 2 и может быть найдена путем вычисления интеграла:

(2.2)

и эквивалентна всей заштрихованной области, лежащей под кривой, изображающей процесс (в нашем случае 1-а-2). В случае обратного процесса 2-а-1 работа изображается той же площадью, но имеет противоположный знак (в этом случае dv отрицательно).

Если бы газ переходил из состояния 1 в состояние 2 по кривой 1-b-2 (см. рис. 2.3), лежащей ниже кривой 1-a-2, то работа газа была бы меньше. Следовательно, работа, совершаемая газом в процессе перехода из одного состояния в другое, зависит от того, как именно, по какому пути, через какие промежуточные состояния совершился этот переход.

 

 
 


p

 

 
 


p1

p

 
 


p2

 

V

 
 

 


V1 DV u2

Рис. 2.2. Работа системы при ходе процесса

 

Если газ совершил цикл 1-a-2-b-1, то несмотря на то, что система возвращается в исходное состояние, работа при этом круговом процессе не равна нулю:

.

Таким образом, работа, в отличие от внутренней энергии, не является функцией состояния системы и dA не может рассматриваться как полный дифференциал некоторой функции A. Для того, чтобы подчеркнуть это обстоятельство, в термодинамике элементарную работу изображают dA (в отличие от дифференциала внутренней энергии dU).

 
 


p a

 
 

 

 


1 2

 

 

b

 

V

 

C D

Рис. 2.3. Работа кругового процесса







Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2022 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных