Question

2. Почему работа газа и работа внешних сил равны по значению, но противоположны по знаку?

Answer 1

Ответ:

Работа A, совершаемая внешними телами над газом, отличается от работы самого газаA´ только знаком: A=-A', так как сила F, действующая на газ, направлена против силы F' а перемещение поршня остается тем же самым. Поэтому работа внешних сил, действующих на газ, равна:

A=-A'=-p(V2-V1)

Answer 2

Работа газа и работа внешних сил могут быть равны по значению и противоположны по знаку в контексте процессов, происходящих в газообразной среде. Это связано с тем, что работа в физике определяется как произведение силы на перемещение в направлении этой силы. Работа положительна, если сила и перемещение направлены в одну сторону, и отрицательна, если направления силы и перемещения противоположны.

Рассмотрим, например, сжимаемый газ в цилиндре с поршнем. Когда газ сжимается в результате давления, на него действует внешняя сила, направленная в сторону сжатия. Газ совершает положительную работу, так как перемещение происходит в направлении действия силы сжатия. Однако, с точки зрения системы газа, он сжимается, а значит, его объем уменьшается, и энергия уходит из газа. В этом контексте работа газа будет отрицательной.

Таким образом, работа внешних сил и работа газа могут быть равны по абсолютному значению, но противоположны по знаку из-за разных точек зрения на процесс: внешние силы выполняют положительную работу на газе, а газ выполняет отрицательную работу, так как его внутренняя энергия уменьшается.