Rozwiązanie
 |
 |
 |
 |
| wiedza podstawowa | ważne informacje - zapamiętaj! | ważny wzór - zapamiętaj! | kliknij i otwórz przykładowe zadanie |
| Praca termodynamiczna |  |
|
| Zauważmy, że w trakcie trwania różnych imprez balony napełnione powietrzem czasem pękają. Wynika to z tego, że w trakcie trwania imprezy objętość gazu w balonach zwiększa się i w pewnym momencie materiał balonu jest na tyle naprężony, że aż pęka. Ale dlaczego objętość powietrza w balonie zwiększa się? Czy ktoś w trakcie imprezy dokłada tam powietrze? | ||
| Odpowiedzią na to pytanie jest to, że pod pływem wzrostu temperatury objętość gazu zwiększa się. Zauważmy, że w pomieszczeniu gromadzi się coraz większa ilość ludzi w wyniku czego temperatura w pomieszczeniu również się zwiększa. A zwiększenie temperatury prowadzi do zwiększenia objętości powietrza w balonach przez co w pewnym momencie pękają. | ||
| Analogiczną sytuację możemy przedstawić w inny sposób. Rozważmy pewną ilość gazu zamkniętą w zbiorniku z tłokiem, który może się swobodnie poruszać. Okazuję się, że podnosząc temperaturę gazu tłok zacznie się poruszać na zewnątrz, czyli gaz zwiększa swoją objętość powodując wypychanie tłoka. Jednakże jeżeli gaz wypycha tłok to znaczy, że musi wykonać pewną pracę. Zauważmy, że praca ta jest związana ze zwiększeniem objętości gazu, czyli z rozprężaniem gazem. Pracę tą nazywamy pracą termodynamiczną, ponieważ wynika ona z podnoszenia temperatury, czyli z dostarczania ciepła do układu. | ||
|
Zastanówmy się jaką pracę musi wykonać gaz, aby poruszyć tłok. Załóżmy, że tłok zajmuję powierzchnię o polu S. Gaz w zamkniętym zbiorniku działa pewnym ciśnieniem p na wszystkie ścianki. Działa również na jedyną ruchomą ściankę, czyli tłok. Zatem gaz działa na tłok pewną siłą parcia, której wartość opisuje wzór: F=p⋅S gdzie: p - ciśnienie gazu, S - pole powierzchni tłoka. Zakładając, że w wyniku rozprężenia gaz przesunie tłok o pewną odległość x to wykona pracę, którą opisuje wzór: W=F⋅x gdzie: F - wartość siły parcia, x - odległość o jaką zostanie przesunięty tłok. Wstawiając wzór na wartość parcia otrzymamy: W=p⋅S⋅x Zauważmy, że iloczyn pola powierzchni tłoka oraz odległości o jaką zostanie przesunięty tłok jest objętością o jaką powiększy się gaz w zamkniętym pojemniku w wyniku podwyższenia temperatury: ΔV=S⋅x gdzie: ΔV - objętość o jaką zwiększył się gaz, S - pole powierzchni tłoka, x - odległość o jaką został przesunięty tłok. Możemy więc zapisać wzór na ilość wykonanej pracy przez gaz w postaci: W=p⋅ΔV gdzie: p - ciśnienie gazu, ΔV - objętość o jaką zwiększył się gaz. Widzimy więc, że praca wykonana przez gaz jest zależna od ciśnienia gazu oraz zmiany objętości gazu. |
Mateusz Bajda
Nauczyciel fizyki
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.
