Работа в термодинамике - способ обмена энергией между термодинамич. системой и окружающими
телами при изменении внеш. параметров состояния, к-рые определяют положение
границ раздела системы или её частей и взаимодействие с внеш. силовыми полями;
кол-во энергии, передаваемое этим способом. Др. способом обмена энергией, связанным
с изменением энтропии, является передача теплоты. Величина Р. максимальна
для квазистатич. процессов (принцип максимальной работы), в этом случае выражение
для P. dW, производимой системой при бесконечно
малом изменении внеш. параметров dx = {dxi}, записывают
по аналогии с механикой в виде-
соответствующая параметру xi обобщённая сила, характеризующая
реакцию системы на квазистатич. изменение
Выражение для Р., совершаемой при конечном изменении состояния, записывают в
виде интеграла
Это выражение существенно зависит от того, какие
значения имеют величины в
каждом из промежуточных состояний квазистатич. перехода 1 : 2, к-рые определяются
не только набором параметров xi, но и значениями температуры Т (или энтропии S) и чисел частиц отд. компонентов N = .
Величина DW зависит от пути интегрирования, а не
является полным дифференциалом в переменных (Т, x, N), определяющих
термодинамич. состояние системы. Поэтому в результате замкнутого кругового
процесса можно получить отличную от нуля работу.
Величинаучаствует
наряду с изменением внутр. энергии dU и величиной подводимого к системе
тепла.
dQ в балансе, выражающем первое и второе
начала термодинамики для квазистатич. процессов:
где -
хим. потенциалы компонентов системы. Для
адиабатически изолиров. системы (dS = 0) с фиксиров. числом частиц (dN = 0) выражение для dW определяется изменением внутр. энергии,
=
для системы
с фиксиров. температурой - изме-
нением её свободной энергии, (dW)s=
- d(U-TS)T= (-dF)T и т. д.
Примеры. Р. пространственно однородной
системы при изменении dV её объёма равна
(р - давление; при наличии касательных напряжений
выражение для dW составляется в соответствии с правилами теории
упругости). Для поверхностной плёнки
(s - коэф. поверхностного натяжения, S - площадь поверхности раздела
фаз). Для гальва-нич. элемента-
эдс элемента, dq - про-
текший через него заряд). Для диэлектриков используют
неск. вариантов выбора параметров состояния и соответствующих им выражений для
удельной Р.
- полная Р. (Е - напряжённость электрич. поля, D
- индукция);
- поляризация диэлектрика). Для магнетика уд. Р.: =
- соответственно магн. индукция и намагниченность).
Приведённые варианты для dw отличаются друг от друга
на величины, являющиеся полными дифференциалами (для диэлектрика это ,
к-рые можно
включить в дифференциал внутр. энергии dU, поэтому каждому из выборов
xi соответствует согласованное определение величин
и