Термодинамическая работа

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Исходное понятие работы термодинамика заимствует из физики (механики). Механическая работа определяется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения точки приложения силы: \delta A = (\overrightarrow{F} \overrightarrow{dr}), где \overrightarrow{F}сила, а \overrightarrow{dr} — элементарное (бесконечно малое) перемещение.[1] Современная термодинамика, следуя Клаузиусу, вводит понятие обратимой или термодинамической работы. В случае простого тела (простейшей термодинамической системы) термодинамической работой называется работа сжимаемого тела в зависимости от абсолютного давления (P) и изменения объема (dV):

\delta A^* = PdV

или в интегральной форме:

A_{1,2}^*=\int_{1}^{2}PdV=P_m(V_2-V_1)

Интегральное определение удельной термодинамической работы изменения объема возможно лишь при наличии уравнения процесса в форме уравнения связи давления и удельного объема рабочего тела. В общем определении термодинамической работы любых тел и систем тел используется термин обобщенной силы F_i как множителя пропорциональности между величинами элементарной работы \delta A_i и обобщенного перемещения (обобщеннoй деформации) dx_i:

\delta A_i^* =\sum F_idx_i[2]

Величина работы зависит от пути, по которому термодинамическая система переходит из состояния 1 в состояние 2, и не является функцией состояния системы. Это легко доказать, если учесть, что геометрический смысл определённого интеграла — площадь под графиком кривой. Так как работа определяется через интеграл, то в зависимости от пути процесса площадь под кривой, а значит, и работа, будет различна. Такие величины называют функциями процесса.

Несмотря на то, что до сих пор и в физической химии используется обозначение работы A, в соответствии с рекомендациями ИЮПАК работу в химической термодинамике следует обозначать как W[3]. Впрочем, авторы могут использовать какие угодно обозначения, если только дадут им расшифровку.[4]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Валле Пуссен. Лекции по теоретической механике, Т1., с. 145,146.
  2. Белоконь Н.И.,Термодинамика, 1954, с. 19,21
  3. англ. 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, and A.J. Thor, "Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), p. 56
  4. англ. 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, and A.J. Thor, "Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), p. 11