Termodynaaminen työ

Termodynamiikan työ ymmärretään kontekstista riippuen energianvaihdon toimintona termodynaamisen järjestelmän ja ympäristön välillä , joka ei liity aineen ja/tai lämmönsiirtoon [1] (työ energiansiirron menetelmänä/muotona [2] , toimii vaihtoenergian muotona [3] , toimii erikoisenergiana siirtymäprosessissa [4] , eli prosessin funktiona, "ei ole olemassa" ennen prosessia, sen jälkeen prosessissa ja prosessin ulkopuolella [5] ), ja tämän toiminnan määrällinen mitta, eli siirretyn energian arvo [1]. Kaikentyyppisten termodynaamisten töiden yhteisenä piirteenä on erittäin suuresta määrästä hiukkasista koostuvien esineiden energian muutos minkä tahansa voimien vaikutuksesta : kappaleiden nostaminen gravitaatiokentässä , tietyn määrän sähköä siirtyminen voiman vaikutuksesta . sähköpotentiaalien ero, paineen alaisen kaasun laajeneminen ja muut. Työ eri tilanteissa voi olla laadullisesti ainutlaatuista, mutta mikä tahansa työ voidaan aina muuttaa kokonaan kuorman nostotyöksi ja ottaa tässä muodossa kvantitatiivisesti huomioon [4] .

Alkuperäinen työtermodynamiikan käsite on lainattu mekaniikasta . Mekaaninen työ määritellään voimavektorin ja voimankäyttöpisteen siirtymävektorin skalaaritulona:

\delta A=({\overrightarrow {F}}{\overrightarrow {dr}}),

missä on voima , ja se on alkeissiirtymä (äärettömän pieni) [6] . Moderni termodynamiikka Clausiuksen jälkeen esittelee käänteisen tai termodynaamisen työn käsitteen. Yksinkertaisen termodynaamisen järjestelmän (yksinkertainen kappale) tapauksessa termodynaaminen työ on puristuvan kappaleen työtä, joka riippuu absoluuttisesta paineesta ja tilavuuden muutoksesta : $\overrightarrow {F}$ $\overrightarrow{dr}$ $(p)$ $(dV)$

\delta A=pdV,

tai kiinteässä muodossa:

A_{1,2}=\int _{1}^{2}pdV=P_{m}(V_{2}-V_{1}).

Tilavuuden muutoksen spesifisen termodynaamisen työn integraalinen määrittäminen on mahdollista vain, jos paineen ja käyttönesteen ominaistilavuuden välistä suhdetta kuvaava prosessiyhtälö on yhtälön muodossa.

Minkä tahansa kappaleen ja kappalejärjestelmän termodynaamisen työn yleisessä määritelmässä termiä yleinen voima käytetään suhteellisuustekijänä perustyön ja yleisen siirtymän arvojen välillä ( yleistetty muodonmuutos , yleinen koordinaatti ) , jossa on vapauden asteet: $F_{i}$ $\delta A_i$ $dx_i$ $i=1,2,...n,~n$

\delta A=\sum _{i=1}^{n}F_{i}dx_{i}.

[7]

Työn määrä riippuu polusta, jota pitkin termodynaaminen järjestelmä siirtyy tilasta toiseen, eikä se ole järjestelmän tilan funktio . Tämä on helppo todistaa, jos otetaan huomioon, että määrätyn integraalin geometrinen merkitys on käyrän kuvaajan alla oleva pinta-ala. Koska työ määräytyy integraalin kautta, käyrän alla oleva pinta-ala ja siten työ on prosessin polusta riippuen erilainen. Tällaisia suureita kutsutaan prosessifunktioiksi. $yksi$ $2$

Huolimatta siitä, että työn merkintä on edelleen käytössä fysikaalisessa kemiassa , IUPAC :n suositusten mukaisesti kemiallisen termodynamiikan työ tulisi merkitä [8] . Kirjoittajat voivat kuitenkin käyttää mitä tahansa merkintää, kunhan he antavat heille dekoodauksen [9] . $A$ $W$

Katso myös

Muistiinpanot

↑ 1 2 Physical encyclopedia, v. 4, 1994 , s. 193.
↑ Putilov, 1971 , s. 51.
↑ Krutov V.I. et ai. , Technical thermodynamics, 1991 , s. 19.
↑ 1 2 Gerasimov, 1970 , s. 25.
↑ Sychev, 2010 , s. 9.
↑ Vallee, 1948 , s. 145-146.
↑ Belokon, 1954 , s. 19, 21.
↑ Englanti. E. R. Cohen, T. Cvitas, J. G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H. L. Strauss, M. Takami ja A. J. Thor, " Määrät, yksiköt ja symbolit fysikaalisessa kemiassa", IUPAC Green Book, 3. painos, 2. painos, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), s. 56
↑ Englanti. E. R. Cohen, T. Cvitas, J. G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H. L. Strauss, M. Takami ja A. J. Thor, " Määrät, yksiköt ja symbolit fysikaalisessa kemiassa", IUPAC Green Book, 3. painos, 2. painos, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), s. yksitoista

Kirjallisuus

Belokon N. I. Termodynamiikka. - Gosenergoizdat, 1954. - 417 s.
Valle Poussin. Luennot teoreettisesta mekaniikasta. T. 1. - 1948. - 339 s.
Gerasimov Ya. I., Dreving V. P., Eremin E. N. et ai. Course of Physical Chemistry / Toim. toim. Ja I. Gerasimova. - 2. painos - M .: Chemistry, 1970. - T. I. - 592 s.
V. I. Krutov , Isaev S. I., Kozhinov I. A. et ai. Tekninen termodynamiikka / Toim. toim. V. I. Krutova . - 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M . : Korkeakoulu , 1991. - 384 s. — ISBN 5-06-002045-2 .
Putilov K. A. Termodynamiikka / Toim. toim. M. Kh. Karapetyants. - M .: Nauka, 1971. - 376 s.
Sychev VV Termodynamiikan differentiaaliyhtälöt. - 3. painos - M. : MPEI Publishing House, 2010. - 251 s. - ISBN 978-5-383-00584-2 .
Physical Encyclopedia / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4: Poynting-Robertson-efekti - Streamers. - 704 s. - ISBN 5-85270-087-8 .