Работа газа
Работа газа — это энергия, которую газ передаёт окружающим телам или получает от них при изменении своего объёма. При расширении газ обычно совершает положительную работу, а при сжатии работа газа считается отрицательной.
Чтобы понять смысл формулы, вспомним давление: оно показывает, с какой силой газ действует на единицу площади. Газ давит на поршень и перемещает его. При этом совершается механическая работа газа.
Формула и знак работы
Если \(V_2>V_1\), газ расширяется, \(\Delta V>0\) и \(A>0\): газ совершает работу над внешними телами. Если \(V_2<V_1\), газ сжимается, \(\Delta V<0\) и \(A<0\): работа газа отрицательна, потому что внешние тела совершают работу над газом. Единица работы в СИ — джоуль: \(1\ \text{Дж}=1\ \text{Па}\cdot\text{м}^3\).
Газ при постоянном давлении \(p=200\ \text{кПа}\) расширился от \(2\ \text{л}\) до \(5\ \text{л}\). Тогда \(\Delta V=3\ \text{л}=0{,}003\ \text{м}^3\), поэтому \(A=200000\cdot0{,}003=600\ \text{Дж}\). Газ совершил работу 600 Дж.
Работа газа и работа внешних сил при одном и том же процессе имеют противоположные знаки. Кроме того, работа газа — не то же самое, что его внутренняя энергия: работа описывает передачу энергии при изменении объёма, а внутренняя энергия характеризует состояние самого газа.
Газ сжали так, что его объём уменьшился. Каков знак работы газа?
Главное
- Работа газа связана с изменением его объёма под действием давления.
- При постоянном давлении \(A=p(V_2-V_1)\); расширение даёт положительную работу, сжатие — отрицательную.
- При непостоянном давлении работу определяют по графику процесса: она равна площади под графиком \(p(V)\).