Работа газа при изменении его объема

Внутренняя энергия термодинамической системы

Тело как система из составляющих его частиц обладает внутренней энергией. С позиций молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия — это сумма потенциальной энергии взаимодействия частиц, составляющих тело, и кинетической энергии их беспорядочного теплового движения.

Вычислим внутреннюю энергию идеального газа. Если потенциальная энергия взаимодействия молекул равна нулю, внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий хаотического теплового движения всех его молекул. Внутренняя энергия 1-го моля газа равна сумме кинетических энергий N_A молекул:

. (9.1)

Внутренняя энергия массы m газа равна:

, (9.2)

где – количество вещества.

Работа газа при изменении его объема

Если газ, расширяясь, передвигает поршень на расстояние dl, то производит над ним работу dA = Fdl = pS dl = pdV (рис.9.1.), т.е.

dA = pdV (9.3)

Полная работа A, совершаемая газом при изменении его объема от V₁ до V₂ ,

. (9.4)

Изменение давления газа при его расширении можно представить графически (рис.9.2).

При увеличении объема на dV совершаемая газом работа равна pdV, т.е. определяется площадью заштрихованной полоски. Полная работа, совершаемая газом при расширении от объема V₁ до объема V₂ определяется площадью, ограниченной осью абсцисс, кривой p(V) и прямыми V₁ и V₂.