Термодинамическая работа

Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск
Реклама на Викизнании


Работа является одной из основных физических величин. В механике элементарная работа (бесконечно малое приращение работы) определяется как

\delta A=(\overrightarrow {F}\overrightarrow {dr}),

где \overrightarrow {F}сила, а \overrightarrow {dr} — элементарное (бесконечно малое) перемещение.

Бесконечно малое приращение работы термодинамической системы над внешней средой может быть вычислено так:

\delta A=(\overrightarrow {F}\overrightarrow {dr})=P(\overrightarrow {ds}\overrightarrow {dr})=PdV,

где \overrightarrow {ds} — нормаль элементарной (бесконечно малой) площадки, ~Pдавление и ~dV — бесконечно малое приращение объёма.

Работа в термодинамическом процессе 1\rightarrow 2, таким образом, выражается так:

A=\int _{{1\rightarrow 2}}PdV.

Величина работы зависит от пути, по которому термодинамическая система переходит из состояния 1 в состояние 2, и не является функцией состояния системы. Такие величины называют функциями процесса.


Приращение полной работы термодинамической системы, кроме работы ~\delta A над внешними телами при изменении объёма системы, содержит ещё член ~\delta A', описывающий изменение напряжений в системе при постоянном объёме (Федосин С.Г. Физика и философия подобия от преонов до метагалактик, Пермь: Стиль-МГ, 1999, 544 стр., Табл.66, Ил.93, Библ. 377 назв. ISBN 5-8131-0012-1). Величину ~\delta A' можно считать работой по изменению градиентов поля и давления, совершённой над системой:

\delta (A-A')=-\left(u+L-P_{0}\right)dV-Vd{\mathbf  {r}}\cdot \nabla \left(u+L-P_{0}\right),

где ~u — плотность энергии поля, связанной с системой,

L=\int {\frac  {p}{\rho }}d\rho — функция сжатия, зависящая от давления ~p и плотности вещества ~\rho , интеграл берётся за время протекания процесса,

~r — радиус-вектор элемента объёма,

~P_{0} — давление в покоящейся системе,

~V — объём системы.

Из формулы видно, что при выполнении работы может измениться ещё энергия поля за счёт изменения объёма на величину ~dV, а также напряжённость поля в объёме, связанном с системой.

См. также[править]

Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться на обновления 📩 Переслать ссылку 💬 Обсудить тут
Позвать друзей 

Только ваши пожертвования и спонсорская поддержка позволяют Викизнанию жить и развиваться!