Теплота и работа

Раньше, чем перейти к формулировке первого начала термодинамики, рассмотрим передачу энергии от одних тел к другим путем совершения работы и путем передачи тепла.

Термодинамика

Лекция

Термодинамический метод имеет исключительно большое практическое значение. Весьма обширный класс технических проблем, связанный с переходом энергии из одних форм в другие и с получением за счет энергии работы, может быть разобран с термодинамической точки зрения.

Понятие работы было разобрано ранее в разделе механика. Работа есть мера переданной другому телу или телам механической энергии. Совершая работу над телом, мы изменяем его энергию. Так, например, газ, расширяющийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, перемещает при этом поршень и передает ему энергию в форме работы. В этом случае энергия теплового движения молекул в цилиндре переходит в энергию упорядоченного движения поршня.

Воспользовавшись уравнением для расчета работы, рассчитаем работу расширения газа под действием сил давления (Рис.1):

, следовательно, (5.1)

Изобразим процесс расширения газа графически в координатах давление и объем Рис.2:

Из рисунка видно, что произведение , которое измеряется заштрихованной площадью, численно равно элементарной работе газа. Разбивая полное изменение объема от до на ряд последовательных приращений , мы найдем полную работу, совершенную газом в течение процесса, как сумму площадей таких полосок. В пределе эта работа изобразится полной площадью под графиком, равной определенному интегралу. Точное значение работы рассчитаем, воспользовавшись уравнением (5.1). Если перевести газ из того же начального состояния () в тоже конечное состояние () через другие промежуточные состояния, то новый процесс изобразится другой линией. На Рис.2 такой процесс изображен пунктирной линией. Площадь под этой кривой, численно равная работе при втором процессе, отличается от площади под первой кривой.

Дата добавления: 2014-01-07