Termodynamická práce

Práce v termodynamice je v závislosti na kontextu chápána jako činnost výměny energie mezi termodynamickým systémem a prostředím , nesouvisející s přenosem hmoty a / nebo přenosu tepla [1] (práce jako metoda / forma přenosu energie [2] , pracovat jako forma výměnné energie [3] , pracovat jako zvláštní druh energie v procesu přechodu [4] , tedy jako funkcional procesu, „neexistující“ před procesem, po proces a mimo proces [5] ), a kvantitativní míru tohoto působení, tedy hodnotu přenesené energie [1] . Společným znakem všech druhů termodynamické práce je změna energie objektů skládajících se z velmi velkého počtu částic působením jakýchkoli sil : zdvihání těles v gravitačním poli , přenos určitého množství elektřiny působením rozdíl v elektrických potenciálech , expanze plynu pod tlakem a další. Práce v různých situacích může být kvalitativně jedinečná, ale každou práci lze vždy zcela přeměnit na práci zvedání břemene a kvantitativně ji v této podobě zohlednit [4] .

Původní koncept termodynamiky práce si vypůjčil z mechaniky . Mechanická práce je definována jako skalární součin vektoru síly a vektoru posunutí bodu působení síly:

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

kde je síla , a je elementární (nekonečně malý) posun [6] . Moderní termodynamika, po Clausiovi, zavádí koncept vratné nebo termodynamické práce. V případě jednoduché termodynamické soustavy (jednoduchého tělesa) je termodynamická práce práce stlačitelného tělesa v závislosti na absolutní změně tlaku a objemu : $\overrightarrow {F}$ $\overrightarrow{dr}$ $(p)$ $(dV)$

\delta A=pdV,

nebo v integrální podobě:

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

Integrální stanovení měrné termodynamické práce změny objemu je možné pouze tehdy, existuje-li procesní rovnice ve formě rovnice pro vztah mezi tlakem a měrným objemem pracovní tekutiny.

V obecné definici termodynamické práce libovolných těles a soustav těles se pojem zobecněná síla používá jako faktor úměrnosti mezi hodnotami elementární práce a zobecněného posunutí ( zobecněná deformace , zobecněná souřadnice ) , kde je počet stupně svobody: $F_{i}$ $\delta A_i$ $dx_i$ $i=1,2,...n,~n$

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

[7]

Množství práce závisí na dráze, po které termodynamický systém přechází ze stavu do stavu, a není funkcí stavu systému. To lze snadno dokázat, pokud uvážíme, že geometrickým významem určitého integrálu je plocha pod grafem křivky. Protože práce je určena integrálem, bude se v závislosti na cestě procesu plocha pod křivkou, a tedy i práce, lišit. Takové veličiny se nazývají procesní funkce. $jeden$ $2$

Přestože se ve fyzikální chemii stále používá zápis práce , v souladu s doporučeními IUPAC by práce v chemické termodynamice měla být označena jako [8] . Autoři však mohou použít jakýkoli zápis, který chtějí, pokud jim dají dekódování [9] . $A$ $W$

Viz také

Poznámky

↑ 1 2 Fyzická encyklopedie, v. 4, 1994 , str. 193.
↑ Putilov, 1971 , s. 51.
↑ Krutov V.I. a kol. , Technická termodynamika, 1991 , str. 19.
↑ 1 2 Gerasimov, 1970 , str. 25.
↑ Sychev, 2010 , s. 9.
↑ Vallee, 1948 , str. 145-146.
↑ Belokon, 1954 , str. 19, 21.
↑ anglicky. 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 a A. J. Thor,“ Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), str. 56
↑ anglicky. 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 a A. J. Thor,“ Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), str. jedenáct

Literatura

Belokon N. I. Termodynamika. - Gosenergoizdat, 1954. - 417 s.
Valle Poussin. Přednášky z teoretické mechaniky. T. 1. - 1948. - 339 s.
Gerasimov Ya. I., Dreving V. P., Eremin E. N. a kol. , Course of Physical Chemistry / Ed. vyd. Ano, I. Gerasimová. - 2. vyd. - M .: Chemie, 1970. - T. I. - 592 s.
V. I. Krutov , Isaev S. I., Kozhinov I. A. et al. Technická termodynamika / Ed. vyd. V. I. Krutová . - 3. vyd., revidováno. a doplňkové - M . : Vyšší škola , 1991. - 384 s. — ISBN 5-06-002045-2 .
Putilov K. A. Termodynamika / Ed. vyd. M. Kh. Karapetyants. — M .: Nauka, 1971. — 376 s.
Sychev VV Diferenciální rovnice termodynamiky. - 3. vyd. - M. : Nakladatelství MPEI, 2010. - 251 s. - ISBN 978-5-383-00584-2 .
Fyzická encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Velká ruská encyklopedie , 1994. - T. 4: Poynting-Robertsonův efekt - Streamers. - 704 s. - ISBN 5-85270-087-8 .