Теория:
В термодинамике работа связана с изменением объёма тела.
Работа чаще всего меняет внутреннюю энергию тела. Проще всего это увидеть на примере газа в цилиндре с поршнем. Представь себе цилиндр с поршнем (как в насосе или двигателе автомобиля).
1. Сжатие (поршень движется внутрь, уменьшая объём). Когда поршень движется навстречу молекулам газа, он сталкивается с ними. Поршень, двигаясь, «подбрасывает» молекулы, увеличивая их скорость. Рост скорости молекул означает рост температуры и внутренней энергии. Газ нагревается.
Рис. \(1\). Сжатие газа поршнем
Пример:
Все замечали, как сильно нагревается велосипедный насос, когда мы быстро накачиваем шину. Мы совершаем работу по сжатию воздуха, и воздух нагревается.
2. Расширение (поршень движется наружу, объём растёт). Теперь представь, что поршень уходит от молекул. Молекула ударяется об уходящий поршень и отскакивает от него медленнее, чем летела. Её скорость падает. В результате температура газа снижается, внутренняя энергия уменьшается.
Рис. \(2\). Расширение газа под поршнем
Если ты выпустишь воздух из только что накачанного насоса, он покажется тебе холодным. Или вспомни, как охлаждается баллончик с газом, когда ты его активно используешь (выпускаешь газ наружу).
Работа — физическая величина, характеризующая способ передачи энергии термодинамической системе (газу), при котором изменяются внешние параметры (например, объём \(V\)).
Работа газа \(A\) над внешними телами при малом изменении объёма \(V\) и/или при изобарном процессе вычисляется по формуле:
\(\boxed{A = p\Delta V > 0}\).
Работа внешних сил над газом \(A'\) вычисляется по формуле:
\(\boxed{A' = -A = -p\Delta V < 0}\).
В общем случае работа газа (или работа внешних сил) вычисляется как площадь заштрихованной фигуры в координатах (\(p\), \(V\)):
для изобарного процесса — площадь прямоугольника (рис. \(3\)),
для любого другого процесса — площадь криволинейной фигуры (рис. \(4\)).
 |  |
Рис. \(3\). График изобарного процесса | Рис. \(4\). График изотермического процесса |
Источники:
Рис. 1. Сжатие газа поршнем.
Рис. 2. Расширение газа под поршнем.
Рис. 3. График изобарного процесса.
Рис. 4. График изотермического процесса.