Plinsko djelovanje u izobarnim, izotermnim i adijabatskim procesima

U središtu aktivnosti gotovo bilo koje termalneU stroju leži takav termodinamički fenomen kao što je rad plina tijekom širenja ili stezanja. Ovdje je vrijedno podsjetiti da se u fizici rad razumijeva kao kvantitativna mjera koja karakterizira djelovanje određene sile na tijelo. U skladu s tim, rad plina, čiji je nužni uvjet za postizanje promjena njegove zapremine, nije ništa drugo nego umnožak tlaka od te promjene zapremine.

Rad plina pri promjeni volumena može se nositii izobarna i izotermna. Uz to, sam postupak proširenja može biti proizvoljan. Rad plina koji se javlja tijekom izobarne ekspanzije može se naći pomoću sljedeće formule:

A = pΔV,

u kojem je p kvantitativna karakteristika tlaka plina, a ΔV razlika između početnog i konačnog volumena.

Proces proizvoljnog širenja plina u fiziciobično predstavljen kao slijed odvojenih izobarnih i izohornih procesa. Potonje karakterizira činjenica da je rad plina, kao i njegovi kvantitativni pokazatelji, jednak nuli, jer se ne događa pomicanje klipa u cilindru. Pod takvim uvjetima ispada da će se rad plina u proizvoljnom procesu mijenjati izravno proporcionalno povećanju volumena posude u kojoj se klip kreće.

Ako usporedimo rad plina naširenja i stezanja, može se primijetiti da se tijekom širenja smjer vektora pomicanja klipa poklapa s vektorom sile pritiska samog plina, stoga je u skalarnom smislu rad plina pozitivan, a vanjske sile su negativni. Kad se plin stlači, vektor vanjskih sila podudara se s općim smjerom kretanja cilindra, pa je njihov rad pozitivan, a rad plina negativan.

Razmatranje koncepta "posla koji obavlja plin"bit će nepotpuna ako se ne dotaknemo i adijabatskih procesa. U termodinamici se takav fenomen razumijeva kao proces kada nema izmjene topline s bilo kojim vanjskim tijelima.

To je moguće, na primjer, kada plovilos radnim klipom je osigurana dobrom toplinskom izolacijom. Uz to, procesi kompresije ili ekspanzije plina mogu se izjednačiti s adijabatskim procesima ako je vrijeme promjene volumena plina mnogo manje od vremenskog intervala tijekom kojeg dolazi do toplinske ravnoteže između okolnih tijela i plina.

Najčešći u svakodnevnom životurad klipa u motoru s unutarnjim izgaranjem može se smatrati adijabatskim procesom. Bit ovog postupka je sljedeća: kao što je poznato iz prvog zakona termodinamike, promjena unutarnje energije plina bit će kvantitativno jednaka radu sila usmjerenih izvana. Ovo je djelo pozitivno u njegovom smjeru, stoga će se povećati unutarnja energija plina, a temperatura će mu porasti. U takvim početnim uvjetima jasno je da će se tijekom adijabatskog širenja rad plina odvijati zbog smanjenja njegove unutarnje energije, pa će se temperatura u tom procesu smanjivati.