Физика. Лекция 394.Вычисление работы в термодинамике.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы с вами познакомились с понятием внутренней энергии и выяснили, что существуют два способа изменения внутренней энергии тела:

• первый способ - это совершение работы, либо над телом, либо самим телом
• второй способ - это теплопередача. Т.е некий такой способ изменения внутренней энергии без совершения работы.

Поскольку наша с вами задача получить максимальную работу за счет внутренней энергии, т.е сделать хороши тепловой двигатель, то в первую очередь необходимо научится вычислять работу.

Ну и давайте начнем с того, что мы уже знаем, когда движемся вперед опираясь на то, что нам уже известно. А мы с вами знаем как вычислять работу в механике. Например, если на тело действует постоянная сила, то для того чтобы вычислить работу необходимо...

И так мы вспомнили как вычисляется работа силы в механике, наша же задача научится вычислять работу силы в термодинамике. Но если в механике движется тело и мы вычисляем работу, которая совершает сила, приложенная к этому телу, то в термодинамике ситуация несколько иная. В термодинамике движется не вся система, а только отдельные ее части и мы с вами рассмотрим вычисление работы на примере системы, которая состоит из цилиндра, поршня и еще чего-то такого, что находится в цилиндре, например, газ, хотя, это совсем не обязательно в нем может находится и жидкость. При этом давайте договоримся о следующих обозначениях и в дальнейшем будем этим пользоваться. Дело в том, что нам придется рассматривать работу, которую совершает сама система над внешними телами, например работу, которую совершает поршень за тем, чтобы заставить вращаться маховик в паровой машине. И работу, которую совершают внешние тела над системой, например, когда мы накачивает газ в виде воздуха в велосипедную шину мы совершает работу перемещая поршень насоса. Так вот и та и другая работа нам в дальнейшем понадобится, но обозначать ее мы будем немного по-другому.

И эти две работы связаны между собой очень простой связью...

А теперь давайте подробнее поговорим о вычислении работы, поскольку речь идет о термодинамике, то нам необходимо как-то работу выразить через характеристики состояния системы, причем, через характеристики макроскопические: через объем, давление и другие макроскопические характеристики системы.

А теперь скажите пожалуйста эта формула справедлива только для идеального газа? Нет, мы нигде не пользовались, что это идеальный газ, мы даже, в принципе, нигде не пользовались, что это газ. По этой формуле можно вычислять работу и по расширению жидкости или любого другого газа, пара или чего хотите. Давайте рассмотрим геометрический смысл этой работы.

Следующий процесс, который мы рассмотрим - это будет изохорный процесс.

А теперь давайте посмотрим что будет, если процесс будет не изобарным и не изотермическим, а каким-нибудь произвольным...

И среди всем процессов есть класс очень интересных процессов. Это процессы для которых конечное и начальное состояние совпадают и такие процессы называются циклическими.

Циклические процессы - это процессы в которых начальное и конечное состояние системы совпадают.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора