Какие соотношения между работой, выполняемой внешними силами, при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

Чтобы понять соотношения между работой, выполняемой внешними силами, при переходе газа из одного состояния в другое, вам потребуется знание о термодинамических процессах и их свойствах. Опишем этот процесс более подробно.

Переход газа из состояния 1 в состояние 2, а затем из состояния 2 в состояние 3, происходит по определенному пути в термодинамическом пространстве. Работа, выполняемая внешними силами в этом процессе, может быть представлена как изменение энергии газа.

Предположим, что газ проходит квазистатический процесс, то есть каждое состояние достигается практически без влияния инерции газа. В таком случае, работу можно вычислить через интеграл:

\[W = \int_{1}^{2} P \, dV\]

где P - давление газа, а dV - бесконечно малый приращение объема газа.

Учитывая, что P = F/A, где F - сила, действующая на газ, а A - площадь, можно переписать работу в виде:

\[W = \int_{1}^{2} \frac{F}{A} \, dV\]

Для процесса изохорического расширения (когда газ расширяется при постоянном объеме), сила F = 0, так как изменение объема не требует работы. Поэтому работа для этого процесса будет равна нулю.

В случае изотермического процесса (при постоянной температуре), работа может быть выражена через уравнение Ван-дер-Ваальса:

\[W = nRT\ln{\frac{V_2}{V_1}}\]

где n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, V1 и V2 - объемы газа в состояниях 1 и 2 соответственно.

В случае изобарного процесса (при постоянном давлении), работу можно вычислить по формуле:

\[W = P(V_2 - V_1)\]

где P - постоянное давление газа.

Наконец, для адиабатического процесса (без теплообмена с окружающей средой), работа может быть найдена через уравнение адиабаты:

\[W = \frac{P_2V_2 - P_1V_1}{\gamma - 1}\]

где P1 и P2 - давления газа в состояниях 1 и 2, а \(\gamma\) - показатель адиабаты.

Это основные соотношения между работой, выполняемой внешними силами, и переходом газа между различными состояниями. Упомянутые формулы могут быть использованы для решения задач, связанных с термодинамикой газов.