Внешняя работа

Определим внешнюю работу для случая, показанного на рис. 6. В цилиндре площадью сечение F помещен газ под давлением р. Цилиндр имеет дно и подвижный поршень, который удерживается противодавлением, а также давлением при нагревании газа весом 1 кг, помещенного между дном цилиндра и поршнем. Поршень будет (без трения) перемещаться вдоль цилиндра, испытывая противодавление р.

 

p p

ds

Рис. 6

Считается, что процесс перемещения поршня таков, что газ находится в равновесном состоянии, т.е. процесс равновесный, тогда работа за время перемещения цилиндра на расстояние ds будет равна

dℓ = p·F·ds = p·dw

где: р·F – сила;

ds – расстояние.

Для конечного пути перемещения поршня внешняя работа будет равна (см. рис. 7)

Для изобарного процесса (р = const)

ℓ_р = p (w₂ – w₁)

Для изохорного процесса (w = const) w₂ = w₁

ℓ_w = p · 0 = 0

р

 

р₁ A

 

р₂ В

 

w₁ w₂ w

Рис. 7

Для других процессов (рис.7) работа показана как заштрихованная площадь фигуры w₁AВw₂.

Ясно, что внешняя работа зависит от характера процесса. Для произвольного количества газа она равна

(2.18.)