Газово опериране при изообарни, изотермични и адиабатни процеси

В основата на почти всяка работа на термичната машина е термодинамичен феномен, като например работата, извършвана от газа по време на разширяване или компресия. Тук си струва да се помни, че във физиката работата се разбира като количествена мярка, характеризираща действието на определена сила върху тялото. В съответствие с това работата на газ, необходимо условие за изпълнението на която е промяна в нейния обем, не е нищо друго освен продукт на натиск върху тази промяна в обема.

Работата на газ с промяна в обема му може да бъде както изобарен, така и изотермичен. Освен това действителният процес на разширяване може да бъде произволен. Работата на газ, която се осъществява при разширяване на изображението, може да се намери по следната формула:

А = pDelta-V,

където p е количествената характеристика на налягането на газа, и Делта-V - разликата между началния и крайния обем.

Процесът на произволно газово разширение във физиката обикновено е представен като последователност от отделни изообарни и изохорни процеси. Последните се характеризират с факта, че работата на газа, както и неговите количествени показатели, е нула, тъй като буталото не се движи в цилиндъра. При тези условия се оказва, че работата на газа в произволен процес ще се промени в пряко съотношение с увеличаването на обема на съда, в който буталото се движи.

Ако сравним работата на газа по време на експандиране и компресия, можем да отбележим, че когато разширяването на посоката на вектора на изместване на буталото съвпада с вектора сила на натиск този газ сам по себе си, затова при скаларното смятане работата на газа е положителна, а външната сила е отрицателна. Когато газът се компресира с общата посока на преместване на цилиндъра, векторът на външните сили съвпада и следователно тяхната работа е положителна и работата на газа е отрицателна.

Разглеждането на концепцията за "работа, извършена с газ", ще бъде непълна, ако не засяга и адиабатните процеси. Този феномен в термодинамиката се разбира като процес, при който няма топлообмен с външни тела. Това е възможно, например, когато съдът с работно бутало е снабден с добра топлоизолация. В допълнение, компресия газ или разширяване процеси може да се приравни на адиабатно ако времето се променя в обема на газ е много по-малко от интервала от време, през който възниква термично равновесие между газа и околните органи.

Най-често срещаният адиабатичен процес в ежедневието може да се счита за работа на бутало в двигател с вътрешно горене. Същността на този процес е следната: както е известно от първия закон на термодинамиката, промяна във вътрешната енергия газът ще бъде количествено равен на усилията на външните сили. Тази работа е положителна в посоката й и следователно вътрешна енергия газ ще се увеличи, и температурата на собственото си покачване. При такива първоначални условия е ясно, че при адиабатично разширение газът ще работи чрез намаляване на вътрешната си енергия, съответно температурата в този процес ще намалее.