Оглавление:
Работа, совершаемая системой
- Понятие работы, выполняемой системой при изменении состояния, играет важную роль в выводах термодинамики. Говоря о работе, которую система выполняет над внешним телом, она имеет в виду работу силы, которую система, которую мы назначили, действует на внешнее тело. Система выполняет эту задачу с определенными движениями внешнего body. So, понятно, что система выполняет ненулевую работу только при движении внешнего тела, то есть при изменении внешних параметров, определяющих состояние системы.
Следует отметить, что речь идет о работе, выполняемой системой в любом месте. Абсолютная величина выполняемой работы в системе одинакова, но с противоположным знаком. [Это еще не следует из равенства «действия и реакции», поскольку работа по определению является»произведением смещения направления силы и силы». необходимо уравнять смещение на границах системы и смещение внешних объектов, которое предполагается везде в будущем.] Рассмотрим представление работы, выполняемой системой в различных случаях.
Таким образом, например, при наличии постоянного градиента температуры, но при отсутствии поддерживаемого градиента концентрации система приходит к состоянию с постоянным потоком тепла, но с отсутствием потока вещества. Людмила Фирмаль
Во-первых, опишите представление работы, выполняемой газом или жидкостью в контейнере с изменением формы и объема. Газ в цилиндре с поршнем явно является частным случаем рассматриваемого примера. Сила, действующая на поверхностный элемент da стенки сосуда, равна pda (p-давление газа или жидкости в точке, где расположен da).Эта сила направлена наружу, к норме. Работа при перемещении элемента поверхности do к элементу расстояния dn в направлении внешней нормали равна pdnda, а работа, выполняемая системой, равна в длв. (1-1).
） Здесь Интеграл распространяется на всю поверхность сосуда, а смещение dn является функцией точки На этой поверхности. Если в системе существует механическое равновесие (если нет гравитационного или иного внешнего поля), то давление во всех ее точках одинаково, поэтому p можно взять из-под интегрального знака, и получается dW = pj DND. Как видим, jdnda равна объему V изменения системы в рассматриваемом процессе. Поэтому в данном случае (1.2） ДГ-ПДВ.
Следует подчеркнуть, что работа отличается от нуля только при перемещении внешнего body. So, когда газ расширяется в вакууме, работа сводится к нулю. Это также непосредственно видно из уравнения (1.1).Потому что при расширении в вакуум на границе газа давление равно нулю, и поэтому Интеграл (1.1) равен При выводе формулы (1.1) учитывают смещение сосуда и стенки этого сосуда с помощью газа или liquid. It следует иметь в виду, что эти стены не обязательно должны быть сплошными.
Определенная часть газа или жидкости может быть отделена, и эта часть может рассматриваться как система, а часть, окружающая газ или жидкость, может рассматриваться как внешний объект. Тогда граница этих 2 частей газа играет роль стенки, и применяются формулы (1.1) и (1.2、 В этом деле. Если сила, действующая на стенку, не падает до обычного давления, например, при деформации твердого тела, то выражение работы усложняется.
- Введение нормального напряжения и тангенциального напряжения о » о » о, t «t» t, в этом случае В случае равномерной деформации объектов объема. V формулу работы можно записать следующим образом: ДГ—Vloxdex +о//е,+ а, де,+ + пакет включает-ф+ т, д » ф), (1.3） Где е»е» в,, т » — растягивается и сдвигается по координате axis. In это выражение, первые 3 члена дают работу растяжения, а последние 3 дают работу сдвига. Рассмотрим работу, выполненную путем изменения электрического поля в dielectric. In в этом случае система представляет собой пространство, занимаемое диэлектриком.
Изменение электрического поля диэлектрика происходит при появлении заряда, вызывающего электрическое поле moves. As показано в электростатике, что это работа на единицу объема диэлектрика、 dW = — {E, dDₓ+Edddy+EₓdD、}、 Здесь E» E «E-компонент электрического поля, А D» D» D-компонент электрической индукции. Знак минус, как всегда, предназначен не для работы с системой, а для описания формулы работы, выполняемой системой.
Также в этом случае (линейный режим, стационарное состояние) показано, что потоки с собственными нулевыми силами равны нулю. Людмила Фирмаль
Аналогично работа на единицу объема тела, которую выполняет последний, задается формулой при изменении магнитного состояния (1.4） dW = — ^ {H ^ dB,+ HydBy +HₜdBₜ}, где II-магнитное поле, А B-магнитная индукция. Чтобы записать представление работы системы в общем случае, можно задать внешние параметры системы в виде aₕa, a …(Обобщение в смысле Лагранжа, координаты внешних объектов), и A, A связаны с этими внешними параметрами. Эти силы действуют на внешнее тело и обусловлены взаимодействием с нашими системами. Тогда, согласно известной формуле механики, работа является ДГ Atdtti^^.
Обобщенная сила A является, вообще говоря, внешним параметром a,…ля.,»..Зависит от температуры (и их разности во времени), а также от внутреннего состояния body. In в этом примере внешними параметрами и обобщенной силой являются: В случае газа (1.5） (1.6） а, — у, А, — Р; Для твердого тела, которое обрабатывает деформации (1.7） А,•= — Vaₓ, А,—Уо»…, А,= — Ут、; (1.8） В случае электрического поля То же самое относится и к магнитным полям. Важно помнить, что разница температур не входит в выражение работы.
Работа, в общем плане, зависит от пути перехода из одного состояния в другое. another. In в связи с этим простейшие случаи, которые рассматриваются в механизмах консервативных систем, являются исключительными, когда работа не зависит от path. In простейший случай расширения газа, зависимость от Рабочего пути уже видна. Очевидно, что давление p зависит не только от объема газа V, но и от температуры m, поэтому при переходе из одного и того же начального состояния.
То есть определенного значения V, m в одно и то же конечное состояние (V,, t) температура изменяется по-разному, поэтому работа, определяемая формулой, не является простой. «Р = — Пи (в, Т) дв、 (1.10） Это совсем другое. Тот факт, что работа зависит от траектории, а следовательно, в случае кругового процесса, тот факт, что система может находиться в начальном состоянии и в некоторых случаях не равна нулю, используется во всех тепловых двигателях. Если работа в этом случае всегда равна нулю, то»тепловой двигатель»невозможен.
Смотрите также:
