20.2 : Work Done During Volume Change

In mechanics, work is done on an object when the force acting on it displaces the object. In thermodynamics, work done on a system can be estimated when the system's volume changes during any thermodynamic process.

Consider a gas confined to a cylinder fitted with a movable piston at one end. If the gas expands from volume V1 to volume V2, it exerts a force on the piston, such that the piston moves by a distance dr.

The work done by the gas on the piston can be expressed as

Equation1

If p is the pressure acting on the face of the piston of area A, then the force acting on the piston is

Equation2

Consequently, the work done can be expressed as

Equation3

The change in the volume of the gas dV equals Adr. Therefore, the work done by the gas on the piston when it expands from volume V1 to V2 is expressed as

Equation4

Here, the integral is only meaningful for a quasi-static process, which means a process that takes place in infinitesimally small steps, keeping the system at thermal equilibrium.

If the piston compresses the gas, the work is done on the gas, and hence conventionally, is considered negative.

Теги

Work DoneVolume ChangeThermodynamicsGas ExpansionPiston MovementPressureForceQuasi static ProcessThermal EquilibriumGas Compression

Из главы 20:

Now Playing

20.2 : Work Done During Volume Change

The First Law of Thermodynamics

4.1K Просмотры

20.1 : Термодинамические системы

The First Law of Thermodynamics

5.1K Просмотры

20.3 : Путь между состояниями термодинамики

The First Law of Thermodynamics

3.2K Просмотры

20.4 : Тепло и свободное расширение

The First Law of Thermodynamics

1.9K Просмотры

20.5 : Внутренняя энергия

The First Law of Thermodynamics

4.9K Просмотры

20.6 : Первый закон термодинамики

The First Law of Thermodynamics

4.3K Просмотры

20.7 : Первый закон термодинамики: решение проблем

The First Law of Thermodynamics

2.7K Просмотры

20.8 : Циклические процессы и изолированные системы

The First Law of Thermodynamics

2.8K Просмотры

20.9 : Изотермические процессы

The First Law of Thermodynamics

3.7K Просмотры

20.10 : Изохорные и изобарические процессы

The First Law of Thermodynamics

3.5K Просмотры

20.11 : Теплоемкость идеального газа I

The First Law of Thermodynamics

2.7K Просмотры

20.12 : Теплоемкость идеального газа II

The First Law of Thermodynamics

2.4K Просмотры

20.13 : Теплоемкость идеального газа III

The First Law of Thermodynamics

2.2K Просмотры

20.14 : Адиабатические процессы для идеального газа

The First Law of Thermodynamics

3.1K Просмотры

20.15 : Давление и объем в адиабатическом процессе

The First Law of Thermodynamics

2.7K Просмотры

See More