Termodynamiskt arbete

Arbete inom termodynamik , beroende på sammanhanget , förstås som verkan av energiutbyte mellan ett termodynamiskt system och miljön , inte relaterat till överföring av materia och/eller värmeöverföring [1] (arbete som metod/form av energiöverföring [2] , arbeta som en form av utbytesenergi [3] , arbeta som en speciell typ av energi i övergångsprocessen [4] , det vill säga som en funktion av processen, "inte existerande" före processen, efter process och utanför processen [5] ), och ett kvantitativt mått på denna åtgärd, det vill säga värdet överförd energi [1] . Ett gemensamt kännetecken för alla typer av termodynamiskt arbete är en förändring i energin hos föremål som består av ett mycket stort antal partiklar under påverkan av alla krafter : att höja kroppar i ett gravitationsfält , överföring av en viss mängd elektricitet under inverkan av en skillnad i elektriska potentialer , expansion av en gas under tryck och annat. Arbete i olika situationer kan vara kvalitativt unikt, men alla slags arbeten kan alltid helt omvandlas till arbetet med att lyfta en last och kvantitativt beaktas i denna form [4] .

Det ursprungliga konceptet med arbetstermodynamik lånar från mekaniken . Mekaniskt arbete definieras som skalärprodukten av kraftvektorn och förskjutningsvektorn för kraftappliceringspunkten:

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

var är kraften , och är en elementär (oändligt liten) förskjutning [6] . Modern termodynamik, efter Clausius, introducerar begreppet reversibelt eller termodynamiskt arbete. I fallet med ett enkelt termodynamiskt system (en enkel kropp), är termodynamiskt arbete arbetet av en komprimerbar kropp beroende på absolut tryck och volymförändring : $\overrightarrow {F}$ $\overrightarrow{dr}$ $(p)$ $(dV)$

\delta A=pdV,

eller i integrerad form:

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

En integrerad bestämning av det specifika termodynamiska arbetet med volymförändring är möjlig endast om det finns en processekvation i form av en ekvation för förhållandet mellan tryck och arbetsfluidens specifika volym.

I den allmänna definitionen av det termodynamiska arbetet för alla kroppar och system av kroppar används termen generaliserad kraft som en proportionalitetsfaktor mellan värdena för elementärt arbete och generaliserad förskjutning ( generell deformation , generaliserad koordinat ) , där är antalet grader av frihet: $F_{i}$ $\delta A_i$ $dx_i$ $i=1,2,...n,~n$

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

[7]

Mängden arbete beror på vägen längs vilken det termodynamiska systemet passerar från tillstånd till tillstånd och är inte en funktion av systemets tillstånd. Detta är lätt att bevisa om vi betänker att den geometriska betydelsen av den bestämda integralen är arean under kurvans graf. Eftersom arbetet bestäms genom integralen, kommer, beroende på processens väg, området under kurvan, och därmed arbetet, att vara annorlunda. Sådana storheter kallas processfunktioner. $ett$ $2$

Trots det faktum att beteckningen arbete fortfarande används inom fysikalisk kemi , i enlighet med rekommendationerna från IUPAC , bör arbete inom kemisk termodynamik betecknas som [8] . Författarna kan dock använda vilken notation de vill, så länge de ger dem en avkodning [9] . $A$ $W$

Se även

Anteckningar

↑ 1 2 Physical encyclopedia, v. 4, 1994 , sid. 193.
↑ Putilov, 1971 , sid. 51.
↑ Krutov V.I. et al. , Technical thermodynamics, 1991 , sid. 19.
↑ 1 2 Gerasimov, 1970 , sid. 25.
↑ Sychev, 2010 , sid. 9.
↑ Vallee, 1948 , sid. 145-146.
↑ Belokon, 1954 , sid. 19, 21.
↑ Engelska. 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 och A. J. Thor, " Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), sid. 56
↑ Engelska. 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 och A. J. Thor, " Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), sid. elva

Litteratur

Belokon N. I. Termodynamik. - Gosenergoizdat, 1954. - 417 sid.
Valle Poussin. Föreläsningar om teoretisk mekanik. T. 1. - 1948. - 339 sid.
Gerasimov Ya. I., Dreving V. P., Eremin E. N. et al. Kurs i fysikalisk kemi / Ed. ed. Ja. I. Gerasimova. - 2:a uppl. - M . : Kemi, 1970. - T. I. - 592 sid.
V. I. Krutov , Isaev S. I., Kozhinov I. A. et al. Technical thermodynamics / Ed. ed. V. I. Krutova . - 3:e uppl., reviderad. och ytterligare - M . : Högre skola , 1991. - 384 sid. — ISBN 5-06-002045-2 .
Putilov K. A. Termodynamik / Ed. ed. M. Kh. Karapetyants. — M .: Nauka, 1971. — 376 sid.
Sychev VV Termodynamikens differentialekvationer. - 3:e uppl. - M. : MPEI Publishing House, 2010. - 251 sid. - ISBN 978-5-383-00584-2 .
Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4: Poynting-Robertson-effekt - Streamers. - 704 sid. - ISBN 5-85270-087-8 .