Как найти работу если известно давление и объём

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

В физике (термодинамике) работа газа напрямую связана с изменением его состояния через параметры давления и объема. Способ расчета зависит от того, как именно меняются эти величины в ходе процесса. 1. Работа при постоянном давлении (Изобарный процесс) Если давление Pcap P остается неизменным, работа Acap A рассчитывается как произведение давления на изменение объема. Формула: A=PΔV=P(V2V1)cap A equals cap P center dot cap delta cap V equals cap P center dot open paren cap V sub 2 minus cap V sub 1 close paren

  • Pcap P — давление (Па).
  • V1cap V sub 1 — начальный объем ( м3м cubed). V2cap V sub 2 — конечный объем ( м3м cubed).

Если газ расширяется ( V2>V1cap V sub 2 is greater than cap V sub 1), работа положительна. Если сжимается — отрицательна. 2. Работа при переменном давлении (Общий случай) Если давление меняется в процессе изменения объема, работа определяется как интеграл давления по объему. Геометрически это площадь под кривой процесса на графике в координатах PVcap P minus cap V. Формула: A=V1V2P(V)dVcap A equals integral from cap V sub 1 to cap V sub 2 of cap P open paren cap V close paren space d cap VЧастные случаи переменного давления:

  • Изотермический процесс ( T=constcap T equals c o n s t):
    Давление меняется по закону P=nRTVcap P equals the fraction with numerator n cap R cap T and denominator cap V end-fraction .
    A=nRTln(V2V1)cap A equals n cap R cap T l n open paren the fraction with numerator cap V sub 2 and denominator cap V sub 1 end-fraction close paren Адиабатный процесс (без теплообмена):
    A=P1V1P2V2γ1cap A equals the fraction with numerator cap P sub 1 cap V sub 1 minus cap P sub 2 cap V sub 2 and denominator gamma minus 1 end-fraction где γgamma — показатель адиабаты.

3. Алгоритм решения задачи

  1. Определите тип процесса: проверьте, указано ли в условии, что давление или температура постоянны.
  2. Приведите единицы измерения к СИ:
    • Давление: 1 кПа=103 Па1 кПа equals 10 cubed Па; 1 МПа=106 Па1 МПа equals 10 to the sixth power Па; 1 атм105 Па1 атм is approximately equal to 10 to the fifth power Па. Объем: 1 л=10-3 м31 л equals 10 to the negative 3 power м cubed; 1 см3=10-6 м31 см cubed equals 10 to the negative 6 power м cubed.
  3. Используйте уравнение Менделеева-Клапейрона: если неизвестно конечное давление или объем, их можно найти через температуру и количество вещества:
    PV=nRTcap P cap V equals n cap R cap T Вычислите результат: итоговое значение работы измеряется в Джоулях (Дж).

Сводная таблица формул

Процесс УсловиеФормула работы
Изохорный V=constcap V equals c o n s t A=0cap A equals 0
Изобарный P=constcap P equals c o n s t A=PΔVcap A equals cap P cap delta cap V
Изотермический T=constcap T equals c o n s t A=P1V1ln(V2/V1)cap A equals cap P sub 1 cap V sub 1 l n open paren cap V sub 2 / cap V sub 1 close paren
Произвольный P=f(V)cap P equals f of open paren cap V close paren A=Площадь под графиком P(V)cap A equals Площадь под графиком cap P open paren cap V close paren

Я могу составить для вас пошаговый пример решения конкретной задачи, если вы предоставите числовые значения давления и объема.

Форма ответа

Ваш аватар