Termodynamisk arbejde

Arbejde i termodynamik , afhængig af konteksten , forstås som handlingen af energiudveksling mellem et termodynamisk system og miljøet , ikke relateret til overførsel af stof og/eller varmeoverførsel [1] (arbejde som metode/form for energioverførsel [2] , arbejde som en form for udvekslingsenergi [3] , arbejde som en særlig form for energi i overgangsprocessen [4] , dvs. som en funktion af processen, "ikke eksisterende" før processen, efter den proces og uden for processen [5] ), og et kvantitativt mål for denne handling, det vil sige værdien transmitteret energi [1]. Et fælles træk ved alle typer termodynamisk arbejde er en ændring i energien af objekter, der består af et meget stort antal partikler under påvirkning af kræfter : hæve kroppe i et gravitationsfelt , overførsel af en vis mængde elektricitet under påvirkning af en forskel i elektriske potentialer , udvidelse af en gas under tryk og andre. Arbejde i forskellige situationer kan være kvalitativt unikt, men enhver form for arbejde kan altid transformeres fuldstændigt til arbejdet med at løfte en byrde og tages kvantitativt i betragtning i denne form [4] .

Det oprindelige koncept for arbejdstermodynamik låner fra mekanikken . Mekanisk arbejde er defineret som skalarproduktet af kraftvektoren og forskydningsvektoren af kraftpåføringspunktet:

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

hvor er kraften , og er en elementær (uendelig lille) forskydning [6] . Moderne termodynamik, efter Clausius, introducerer begrebet reversibelt eller termodynamisk arbejde. I tilfælde af et simpelt termodynamisk system (en simpel krop), er termodynamisk arbejde arbejdet af et komprimerbart legeme afhængigt af absolut tryk og volumenændring : $\overrightarrow {F}$ $\overrightarrow{dr}$ $(p)$ $(dV)$

\delta A=pdV,

eller i integreret form:

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

En integral bestemmelse af det specifikke termodynamiske arbejde med volumenændring er kun mulig, hvis der er en procesligning i form af en ligning for forholdet mellem tryk og det specifikke volumen af arbejdsfluidet.

I den generelle definition af det termodynamiske arbejde for alle legemer og systemer af legemer bruges udtrykket generaliseret kraft som en proportionalitetsfaktor mellem værdierne af elementært arbejde og generaliseret forskydning ( generaliseret deformation , generaliseret koordinat ) , hvor er antallet af grader af frihed: $F_{i}$ $\delta A_i$ $dx_i$ $i=1,2,...n,~n$

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

[7]

Mængden af arbejde afhænger af den vej, langs hvilken det termodynamiske system passerer fra tilstand til tilstand og er ikke en funktion af systemets tilstand . Dette er let at bevise, hvis vi tænker på, at den geometriske betydning af det bestemte integral er arealet under kurvens graf. Da arbejdet er bestemt gennem integralet, vil arealet under kurven og dermed arbejdet, afhængigt af processens vej, være anderledes. Sådanne mængder kaldes procesfunktioner. $en$ $2$

På trods af at notationen af arbejde stadig bruges i fysisk kemi , i overensstemmelse med anbefalingerne fra IUPAC , bør arbejde i kemisk termodynamik betegnes som [8] . Forfatterne kan dog bruge enhver notation, de ønsker, så længe de giver dem en afkodning [9] . $EN$ $W$

Se også

Noter

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

Litteratur

Belokon N. I. Termodynamik. - Gosenergoizdat, 1954. - 417 s.
Valle Poussin. Forelæsninger om teoretisk mekanik. T. 1. - 1948. - 339 s.
Gerasimov Ya. I., Dreving V. P., Eremin E. N. et al. Kursus i fysisk kemi / red. udg. Ja. I. Gerasimova. - 2. udg. - M . : Kemi, 1970. - T. I. - 592 s.
V. I. Krutov , Isaev S. I., Kozhinov I. A. et al. Teknisk termodynamik / Ed. udg. V. I. Krutova . - 3. udg., revideret. og yderligere - M . : Højere skole , 1991. - 384 s. — ISBN 5-06-002045-2 .
Putilov K. A. Termodynamik / Ed. udg. M. Kh. Karapetyants. — M .: Nauka, 1971. — 376 s.
Sychev VV Termodynamikkens differentialligninger. - 3. udg. - M. : MPEI Publishing House, 2010. - 251 s. - ISBN 978-5-383-00584-2 .
Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4: Poynting-Robertson-effekt - Streamere. - 704 s. - ISBN 5-85270-087-8 .