Работа в термодинамике

Если в механике работа связана с перемещением тела как целого (1.25), то в термодинамике рассматривается перемещение частей тела. Например, если газ, находящийся в цилиндре под поршнем, расширяется, то, перемещая поршень, он производит над ним работу. При этом объем газа изменяется (рис. 4.2).

Рис.4.2

Рассчитаем работу, совершаемую газом при изменениях его объема. Элементарная работа (см. формулу (1.26)) при перемещении поршня на величину dx равна

.

Сила связана с давлением соотношением

,

где S - площадь поршня.

Изменение объема равно

.

Таким образом

Полную работу A, совершаемую газом при изменениях его объема от V ₁ до V ₂, найдем интегрированием формулы (4.13)

Выражение (4.14) справедливо при любых процессах

Вычислим работу при изопроцессах:

1) для изохорного процесса V ₁ = V ₂ = const, А = 0;
2) для изобарного процесса p = const, A = p(V - V) = pΔ V;
3) для изотермического процесса T = const. Из уравнения (4.1) следует, что

.

Выражение (4.14) будет иметь вид

.