Delovanje plina v izobaričnih, izotermičnih in adiabatskih procesih

V središču skoraj vsakega termičnega stroja je termodinamični pojav, kot je delo, ki ga plin izvaja med ekspanzijo ali stiskanjem. Tukaj je treba zapomniti, da delo v fiziki dela razumemo kot kvantitativni ukrep, ki označuje delovanje določene sile na telesu. V skladu s tem je delo plina, ki je nujen pogoj za njegovo izpolnitev, sprememba njenega obsega, ni nič drugega kot produkt pritiska na to spremembo obsega.

Delo plina s spremembo njegove prostornine je lahko izobarno in izotermično. Poleg tega je dejanski proces širitve lahko samovoljne narave. Delo plina, ki poteka pod isobarsko širitvijo, je mogoče najti po naslednji formuli:

A = pDelta-V,

v kateri je p kvantitativna značilnost tlaka plina, in Delta-V - razlika med začetnim in končnim obsegom.

Proces poljubne ekspanzije plina v fiziki je navadno predstavljen kot zaporedje posameznih izobaričnih in izohoričnih procesov. Za slednje je značilno dejstvo, da je delo plina, tako kot njegovi količinski kazalniki, nič, ker se bat ne premika v valju. V takšnih pogojih se izkaže, da se bo delovanje plina v poljubnem postopku spreminjalo v neposrednem razmerju s povečanjem prostornine plovila, v katerem se premika bat.

Če primerjamo delo, ki ga je plin opravil med ekspanzijo in stiskanjem, potem lahko opazimo, da ko razširimo smer vektorja premika bata, sovpada z vektorjem sila tlaka ta plin sam, zato je v skalarnem računu delo plina pozitivno, zunanja sila pa je negativna. Ko je plin stisnjen s splošno smerjo premika valja, se vektor zunanjih sil sovpada, zato je njihovo delo pozitivno in delo plina je negativno.

Razmišljanje o pojmu "delo s plinom" bo nepopolno, če ne bo vplivalo tudi na adiabatske procese. Ta pojav v termodinamiki razumemo kot proces, pri katerem ni nobene zunanjega telesa. To je mogoče, na primer, če je plovilu z delovnim batom zagotovljena dobra toplotna izolacija. Poleg tega se procesi stiskanja ali širjenja plina lahko izenačijo z adiabatskimi, če je čas spremembe v volumnu plina precej manjši od časovnega intervala, v katerem se pojavi toplotno ravnotežje med okoliškimi telesi in plinom.

Najpogostejši adiabatski proces v vsakdanjem življenju se lahko obravnava kot del bata v motorju z notranjim zgorevanjem. Bistvo tega procesa je naslednje: kot je znano iz prvega zakona termodinamike, sprememba notranje energije plin bo kvantitativno enak delovanju sil, usmerjenih od zunaj. To delo je pozitivno v svoji usmeritvi in ​​zato notranja energija plin se bo povečal in temperatura lastnega vzpona. V takšnih začetnih pogojih je jasno, da bo plin po adiabatični ekspanziji deloval z zmanjšanjem njegove notranje energije, oziroma se bo temperatura v tem procesu zmanjšala.