Question

Как вычислить работу , совершаемую силой давления газа при его расширении (сжатии)? Как соотносятся между собой работа силы давления газа и работа ,которую совершают внешние силы над газом?

Answer 1

PdV-это формула силы давления  газа при его расширении (сжатии)

Answer 2

Работа, совершаемая силой давления газа при его расширении (или сжатии), может быть вычислена с использованием следующей формулы:

$W = -P \cdot \Delta V,$

где:

• $W$ - работа, совершаемая силой давления газа,
• $P$ - давление газа,
• $\Delta V$ - изменение объема газа в процессе расширения (или сжатия).

Знак минус перед $P$ в формуле указывает на то, что работа считается положительной при расширении (газ совершает положительную работу против внешних сил) и отрицательной при сжатии (работа совершается над газом внешними силами).

Чтобы соотнести работу силы давления газа с работой, совершаемой внешними силами над газом, можно использовать принцип сохранения энергии. Работа силы давления газа может изменять внутреннюю энергию газа (изменение кинетической и потенциальной энергии молекул газа). Работа внешних сил также может изменять внутреннюю энергию газа.

Если газ проходит циклический процесс (например, цикл Карно или цикл Штука), то можно применить первый закон термодинамики:

$Q = \Delta U + W,$

где:

• $Q$ - тепло, переданное газу,
• $\Delta U$ - изменение внутренней энергии газа,
• $W$ - общая работа, совершаемая газом и над газом.

В циклическом процессе $Q$ и $\Delta U$ обнуляются, так как внутренняя энергия газа возвращается к начальному состоянию. Таким образом, в циклическом процессе работа, совершаемая силой давления газа при его расширении и работа внешних сил над газом, равны друг другу:

$W_{\text{газа}} = -W_{\text{внешних сил}}.$

Это следует из закона сохранения энергии и первого закона термодинамики для циклического процесса.