Сущность теплоты

Сосуд разделён теплопроводящей перегородкой на две части, в котором неупорядоченно движутся молекулы газа.

T₁ — температура молекул газа в левой части сосуда,

T₂ — температура молекул газа в правой части сосуда.

При T₁ > T₂ в левой части сосуда скорость молекул газа больше, чем в правой части сосуда. Молекулы непрерывно ударяются о перегородку, выделяя теплоту. Из быстро движущихся молекул газа выделенная теплота передаётся медленно движущимся молекулам газа в правой части сосуда. В левой части сосуда энергия молекул газа уменьшается, в правой части сосуда — увеличивается. Температуры молекул газа стремятся к выравниванию.

Работа расширения — элементарная работа, совершаемая термодинамической системой против внешних сил. Работа сжатия — полезная работа внешних сил, совершаемая над термодинамической системой.

Сущность работы. 3 ситуационных случая:

р_внутр. — давление газа на внутреннюю поверхность поршня ( Па )

р_внеш. — давление газа на внешнюю поверхность поршня ( Па )

S — площадь поршня ( м² )

dx — расстояние ( м )

F = р * S — сила, действующая на поршень ( Па * м² = ( Н / м ) * м² = Н )

dV = S * dx — изменение объёма газа при прохождении поршня в течении бесконечно малого расширения

1 ситуационный случай: р_внеш < р_внутр. — внешнее давление на бесконечно малую величину меньше внутреннего; сила, действующая на поршень с внутренней стороны, больше; тогда

dW* = – F dx = – р_внеш S dx = – р_внеш dV < dW = F dx = р_внеш S dx = р_внутр. dV ,

W* = – F Δx = – р_внеш S Δx = – р_внеш ΔV < W = F Δx = р_внеш S Δx = р_внутр. ΔV . Работа окружающей среды над системой (над газом под поршнем) меньше работы системы над окружающей средой (газа над поршнем). Газ расширяется (работа расширения).

2 ситуационный случай: р_внеш = р_внутр. — внешнее давление на бесконечно малую величину равно внутреннему; никакая сила не приводит поршень в движение; тогда

dW* = – F dx = – р_внеш S dx = – р_внеш dV = dW = F dx = р_внеш S dx = р_внутр. dV ,

W* = – F Δx = – р_внеш S Δx = – р_внеш ΔV = W = F Δx = р_внеш S Δx = р_внутр. ΔV . Работа окружающей среды над системой (над газом под поршнем) равно работе системы над окружающей средой (газа над поршнем).

Нет расширения и сжатия газа.

3 ситуационный случай: р_внеш > р_внутр. — внешнее давление на бесконечно малую величину больше внутреннего; сила, действующая на поршень с внутренней стороны, меньше; тогда

dW* = – F dx = – р_внеш S dx = – р_внеш dV > dW = F dx = р_внеш S dx = р_внутр. dV ,

W* = – F Δx = – р_внеш S Δx = – р_внеш ΔV > W = F Δx = р_внеш S Δx = р_внутр. ΔV . Работа окружающей среды над системой (над газом под поршнем) больше работы системы над окружающей средой (газа над поршнем). Газ сужается (работа сжатия).

δW — величина работы — количественная характеристика переданной энергии.