Dujų veikimas izobarinio, izoterminio ir adiabatinio procesų metu

Beveik bet kokios šilumos pagrindasmašina yra termodinaminis reiškinys, pvz., darbas, atliekamas dujų išsiplėtimo ar suspaudimo metu. Čia verta prisiminti, kad fizikoje darbas suprantamas kaip kiekybinė priemonė, apibūdinanti tam tikros jėgos poveikį kūnui. Atsižvelgiant į tai, dujų darbas, kurio būtinoji sąlyga yra jos apimties pasikeitimas, yra tik tarsi spaudimas dėl šio kiekio pasikeitimo.

Dujų darbas, jei jo tūris keičiasi,Tiek izobarinė, tiek izoterminė. Be to, faktinis plėtros procesas gali būti savavališkas. Dujų darbas, vykstantis izobaro išsiplėtimu, gali būti nustatomas pagal šią formulę:

A = pΔV,

kuriame p yra dujų slėgio kiekybinė charakteristika, ΔV - skirtumas tarp pradinio ir galutinio tūrio.

Savavališko dujų išsiplėtimo procesas fizikojepaprastai pateikiami kaip atskirų izobarinių ir izochorinių procesų seka. Pastarosios yra būdingos tai, kad dujų darbas, kaip ir jo kiekybiniai rodikliai, yra lygus nuliui, nes stūmoklis nejudina į cilindrą. Esant tokioms sąlygoms paaiškėja, kad dujų eksploatacija savavališkai bus tiesiogiai susijusi su laivo, kuriame stumtuvas juda, kiekio padidėjimą.

Jei palyginsime darbą, kurį atliko dujosplėtimosi ir susitraukimo, ji gali būti pažymėti, kad per plėtimosi kryptimi vektoriaus stūmoklio pasislinkimo sutampa su slėgio jėga paties dujų vektoriaus, tačiau skaliarinį skaičiavimo darbai dujų yra teigiamas ir išorinių jėgų - neigiamų. Kai suspaustas dujas pagal bendrąjį judėjimo krypties cilindro turi tą pačią išorinės jėgos vektorių, todėl jų darbas yra teigiamas ir neigiamas darbinis dujų.

"Dujų darbo" sąvokabus neišsami, jei mes taip pat neturėsime įtakos adiabatiniams procesams. Šis termodinamikos reiškinys suprantamas kaip procesas, kuriame nėra šilumos mainų su jokiomis išorinėmis kūnomis.

Tai įmanoma, pavyzdžiui, tuo atveju, kai laivassu darbiniu stūmokliu yra gerai šilumos izoliacija. Be to, dujų suspaudimo ar išplėtimo procesai gali būti prilyginami adiabatiniam, jei dujų kiekio pasikeitimo laikas yra daug mažesnis už laiko intervalą, per kurį vyksta šilumos pusiausvyra tarp supančių kūnų ir dujų.

Dažniausiai naudojamas kasdieniame gyvenimeAdibatinį procesą galima laikyti vidaus degimo variklio stūmoklio darbe. Šio proceso esmė yra tokia: kaip mes žinome iš pirmojo termodinamikos dėsnis, in vidaus energijos dujų kaita yra kiekybiškai lygi darbo jėgos, nukreiptos iš išorės. Šis darbas jo linkme yra teigiamas, todėl vidinė dujų energija didės ir jo temperatūra pakils. Esant tokioms pradinėms sąlygoms, aišku, kad esant adiabatinei plėtrai dujos veiks, sumažinant vidinę energiją, atitinkamai temperatūra šiame procese sumažės.