Работа над газом
Работа над газом — это работа внешних сил, действующих на газ при изменении его объёма. При сжатии газ получает энергию, поэтому работа внешних сил положительна; при расширении газ совершает работу над окружающими телами, поэтому работа над газом отрицательна.
Знак работы удобно определять по изменению объёма. Если \(V_2<V_1\), происходит сжатие и \(A_{\text{внеш}}>0\). Если \(V_2>V_1\), происходит расширение и \(A_{\text{внеш}}<0\). Такой выбор знаков соответствует правилу знаков работы в термодинамике.
Формула
При постоянном давлении работу вычисляют через начальный и конечный объёмы:
Для произвольного процесса давление может изменяться, поэтому используют сумму малых работ:
На p–V-диаграмме работа над газом связана с площадью под графиком: при сжатии площадь берут со знаком «плюс», а при расширении — со знаком «минус».
Газ сжимают при постоянном давлении \(p=2\cdot10^5\) Па от \(V_1=0{,}030\) м³ до \(V_2=0{,}010\) м³. Тогда \(A_{\text{внеш}}=2\cdot10^5(0{,}030-0{,}010)=4\cdot10^3\) Дж. Работа внешних сил положительна.
Работа над газом и работа газа имеют противоположные знаки. При расширении \(A_{\text{газа}}>0\), но \(A_{\text{внеш}}<0\); при сжатии — наоборот.
Газ расширился при постоянном давлении. Каков знак работы внешних сил?
Главное
- Работа над газом — работа внешних сил; она противоположна по знаку работе газа.
- При сжатии \(A_{\text{внеш}}>0\), при расширении \(A_{\text{внеш}}<0\).
- При постоянном давлении \(A_{\text{внеш}}=p(V_1-V_2)\).