Робота в термодинаміці

Згадаємо з попереднього уроку:

• Що таке внутрішня енергія тіла , наприклад, газу? в чому вимірюється?

• Для ідеального газу внутрішня енергія складаєтся з енергії руху молекул чи з енергії їх взаємодії?

• Формула внутрішньої енергії? від яких параметрів залежить?

• Способи зміни внутрішньої енергії: теплопередача та робота зовнішних сил над газом

Запишіть у зошиті Способи зміни внутрішньої енергії

Дослід

У товстостінну посудину накачують повітря. Через деякий час корок вилітає з посудини. Спостерігається утворення туману.

Під дією яких сил корок вилетів із посудини? Про що свідчить утворення туману? Який висновок можна зробити щодо зміни внутрішньої енергії газу, який міститься в посудині?

Якщо роботу виконує саме тіло, то його внутрішня енергія зменшується. У момент вильоту корка в балоні утворився туман. Це свідчить про те, що температура повітря знизилась. Таким чином, внутрішня енергія повітря зменшилась у результаті того, що воно виконало роботу, виштовхнувши корок.

Запишіть у зошиті

Розрахунок роботи газу

Внутрішня енергія газу може змінюватися, якщо зовнішні сили, що діють на нього, виконують роботу (додатну або від’ємну).

1. Якщо газ розширюється (тобто виконує додатну роботу), то швидкість руху молекул, температура і внутрішня енергія газу зменшуються

2. Якщо газ стискають (газ виконує від’ємну роботу) і він при цьому не віддає енергію навколишньому середовищу, то швидкість руху молекул газу, а відповідно, і внутрішня енергія, і температура газу збільшуються.

Запишіть у зошиті

Робота газу під час ізобарного процесу $P=const$

Газ розширюється ізобарно

$A^{\prime}=P\Delta V=P\left(V_2-V_1\right)>0$

Газ стискається ізобарно

$A^{\prime}=P\Delta V=P\left(V_2-V_1\right)<0$

Запишіть у зошиті

Геометричний зміст роботи

Роботі газу в разі ізобарного розширення (або стиснення) можна дати просте геометричне тлумачення: робота газу чисельно дорівнює площі прямокутника під графіком залежності p(V)

Робота газу при ізотермічному розширенні (стисненні) чисельно дорівнює площі криволінійної трапеції під графіком залежності p(V).

При ізохорному процесі газ роботу не виконує.

Вправа 36 (3) Ідеальний одноатомний газ переходить зі стану 1 у стан 2 (рис. а–г). Для кожного випадку визначте зміну внутрішньої енергії газу, роботу газу

Зразок Вправа 36(3а)