Работа газа
Работа газа — это энергия, которую газ передаёт окружающим телам при изменении своего объёма. При расширении газ совершает положительную работу, а при сжатии его работа считается отрицательной.
Если газ расширяется, то \(\Delta V=V_2-V_1>0\), поэтому \(A>0\): газ действует на поршень и передаёт ему энергию. При сжатии \(\Delta V<0\), поэтому \(A<0\): внешние тела совершают работу над газом. Изменение состояния газа удобно изображать на диаграмме состояния газа.
На \(pV\)-диаграмме работа газа численно равна площади под графиком процесса между объёмами \(V_1\) и \(V_2\). Для постоянного давления график является горизонтальным отрезком, и формула упрощается:
Если давление меняется, площадь считают геометрически или разбивают процесс на малые участки. Направление процесса важно: при движении вправо, к большим объёмам, работа газа положительна; при движении влево — отрицательна. Подробный способ чтения площади разобран на странице работы газа на p-V-диаграмме.
Газ расширился при постоянном давлении \(p=2\cdot10^5\ \text{Па}\) от \(V_1=1\ \text{л}\) до \(V_2=3\ \text{л}\). Так как \(1\ \text{л}=10^{-3}\ \text{м}^3\), получаем \(\Delta V=2\cdot10^{-3}\ \text{м}^3\) и \(A=p\Delta V=400\ \text{Дж}\). Работа газа положительна.
Работа газа и работа над газом отличаются знаком: если газ расширяется, он совершает положительную работу, а работа внешних сил над ним отрицательна. В задачах заранее уточняйте, о чьей работе идёт речь.
Газ сжали при постоянном давлении. Каков знак работы газа?
Главное
- Работа газа при постоянном давлении: \(A=p\Delta V\).
- На \(pV\)-диаграмме работа равна площади под графиком процесса.
- Расширение даёт \(A>0\), сжатие — \(A<0\).