Работа газа: Решение задачи по физике

Тема: Работа газа в термодинамике Определение: Работа газа — это процесс передачи энергии от системы к внешним телам при изменении объема газа. 1. Формула работы при постоянном давлении (изобарный процесс): Если давление газа \( P \) остается неизменным, а объем изменяется от \( V_1 \) до \( V_2 \), то работа \( A \) вычисляется по формуле: \[ A = P \cdot \Delta V \] где \( \Delta V = V_2 - V_1 \) — изменение объема. 2. Геометрический смысл работы: На графике зависимости давления от объема (P-V диаграмма) работа газа численно равна площади фигуры под графиком процесса. 3. Знак работы: - Если газ расширяется (\( V_2 > V_1 \)), то работа газа положительна: \( A > 0 \). - Если газ сжимается (\( V_2 < V_1 \)), то работа газа отрицательна: \( A < 0 \). В этом случае говорят, что положительную работу над газом совершают внешние силы. 4. Работа при различных процессах: - Изохорный процесс (\( V = const \)): так как объем не меняется (\( \Delta V = 0 \)), работа газа равна нулю: \[ A = 0 \] - Изотермический процесс (\( T = const \)): работа совершается за счет подводимого к газу тепла. - Адиабатный процесс (без теплообмена): работа совершается за счет убыли внутренней энергии газа. Пример задачи: Газ под давлением \( 2 \cdot 10^5 \) Па расширился на \( 0,003 \) кубических метра. Какую работу совершил газ? Дано: \( P = 2 \cdot 10^5 \) Па \( \Delta V = 0,003 \) м\( ^3 \) Найти: \( A \) — ? Решение: Используем формулу для изобарного процесса: \[ A = P \cdot \Delta V \] Подставим значения: \[ A = 2 \cdot 10^5 \cdot 0,003 = 600 \text{ Дж} \] Ответ: \( A = 600 \) Дж.