Работа и энергия

Обмен энергией между закрытой термодинамической системой и внешними телами может осуществляться двумя разными способами: путем выполнения работы и благодаря теплообмену.

Энергия, предаваемая термодинамической системе внешними телами, называется работой, которая осуществляется над системой. Энергия, которая передается системе внешними телами через теплообмен, называется теплотой, получаемой системой от внешней среды.

Единица измерения теплоты - Дж.

Рассмотрим цилиндр, заполненный газом и оборудованный поршнем. В состоянии равновесия газ создает давление р на поршень; во время движения на расстояние dx выполняется работа:

dA = Fdx = pSdx = pdV, (8.13)

где S - площадь поршня; F - сила, с которой газ действует на поршень.

Общая работа, выполняемая поршнем при изменении объема от V₁ до V₂, равна:

A = . (8.14)

Работа, которую выполняет газ во время расширения от начального до конечного состояния, равна площади под кривой в системе координат р, V (рис. 8.9). Причем, работа, выполняемая системой, зависит от процесса, в котором участвует система от начального до конечного состояния (рис. 8.10). То же самое можно сказать и про теплоту.

Рис. 8.9. Работа, которую выполняет газ при расширении

Рис. 8.10. Зависимость работы, выполняемой газом во время расширения, от процесса, в котором участвует система