Русская Википедия:Термодинамическая работа
Под работой в термодинамике, в зависимости от контекста, понимают как действие обмена энергией между термодинамической системой и окружающей средой, не связанное с переносом вещества и/или теплообменомШаблон:Sfn (работа как способ/форма передачи энергииШаблон:Sfn, работа как форма обмена энергиейШаблон:Sfn, работа как особый вид энергии в процессе переходаШаблон:Sfn, то есть как функционал процесса, «не существующий» до процесса, после процесса и вне процессаШаблон:Sfn), так и количественную меру этого действия, то есть величину передаваемой энергииШаблон:Sfn. Общая черта всех видов термодинамической работы — изменение энергии объектов, состоящих из очень большого числа частиц, под действием каких-либо сил: поднятие тел в поле тяготения, переход некоторого количества электричества под действием разности электрических потенциалов, расширение газа, находящегося под давлением, и другие. Работа в различных ситуациях может быть качественно своеобразна, но любой вид работы всегда может быть полностью преобразован в работу поднятия груза и количественно учтён в этой формеШаблон:Sfn.
Исходное понятие работы термодинамика заимствует из механики. Механическая работа определяется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения точки приложения силы:
- <math>\delta A = (\overrightarrow{F} \overrightarrow{dr}),</math>
где <math>\overrightarrow{F}</math> — сила, а <math>\overrightarrow{dr}</math> — элементарное (бесконечно малое) перемещениеШаблон:Sfn. Современная термодинамика, следуя Клаузиусу, вводит понятие обратимой или термодинамической работы. В случае простой термодинамической системы (простого тела) термодинамической работой называется работа сжимаемого тела в зависимости от абсолютного давления <math>(p)</math> и изменения объёма <math>(dV)</math>:
- <math>\delta A = pdV, </math>
или в интегральной форме:
- <math>A_{1,2}=\int_{1}^{2}pdV=P_m(V_2-V_1).</math>
Интегральное определение удельной термодинамической работы изменения объёма возможно лишь при наличии уравнения процесса в форме уравнения связи давления и удельного объёма рабочего тела.
В общем определении термодинамической работы любых тел и систем тел используется термин обобщённой силы <math>F_i</math> как множителя пропорциональности между величинами элементарной работы <math>\delta A_i</math> и обобщённого перемещения (обобщённой деформации, обобщённой координаты) <math>dx_i</math>, где <math>i=1,2,...n,~ n</math> — число степеней свободы:
- <math>\delta A = \sum^{n}_{i=1} F_i dx_i.</math>Шаблон:Sfn
Величина работы зависит от пути, по которому термодинамическая система переходит из состояния <math>1</math> в состояние <math>2</math>, и не является функцией состояния системы. Это легко доказать, если учесть, что геометрический смысл определённого интеграла — площадь под графиком кривой. Так как работа определяется через интеграл, то в зависимости от пути процесса площадь под кривой, а значит, и работа, будет различна. Такие величины называют функциями процесса.
Несмотря на то, что до сих пор и в физической химии используется обозначение работы <math>A</math>, в соответствии с рекомендациями ИЮПАК работу в химической термодинамике следует обозначать как <math>W</math> [1], а в технической термодинамике работа обычно обозначается буквами <math>L</math> (мольная) и <math>l</math> (удельная). Впрочем, авторы могут использовать какие угодно обозначения, если только дадут им расшифровку[2].
См. также
Примечания
Литература
