În centrul activității aproape orice termicămașină se află un astfel de fenomen termodinamic precum munca efectuată de gaz în timpul expansiunii sau contracției. Merită să ne amintim aici că în fizică, munca este înțeleasă ca o măsură cantitativă care caracterizează acțiunea unei anumite forțe asupra corpului. În conformitate cu aceasta, munca unui gaz, o condiție necesară pentru realizarea căruia este o modificare a volumului său, nu este altceva decât produsul presiunii prin această modificare a volumului.
Lucrarea gazului atunci când volumul său se modifică poate fi uzatăatât izobare cât și izoterme. În plus, procesul de extindere în sine poate fi arbitrar. Lucrul unui gaz care are loc în timpul expansiunii izobare poate fi găsit folosind următoarea formulă:
A = pΔV,
în care p este o caracteristică cantitativă a presiunii gazului, iar ΔV este diferența dintre volumul inițial și cel final.
Procesul de expansiune arbitrară a gazului în fizicăde obicei reprezentată ca o succesiune de procese izobare și izocorice separate. Acestea din urmă se caracterizează prin faptul că activitatea gazului, precum și indicatorii săi cantitativi, sunt egale cu zero, deoarece mișcarea pistonului în cilindru nu are loc. În astfel de condiții, se dovedește că activitatea gazului într-un proces arbitrar se va schimba direct proporțional cu creșterea volumului vasului în care se mișcă pistonul.
Dacă comparăm munca efectuată de gaz laexpansiunea și contracția, se poate observa că la extindere, direcția vectorului de deplasare a pistonului coincide cu vectorul forței de presiune a acestui gaz în sine, prin urmare, în termeni scalari, munca gazului este pozitivă, iar forțele externe sunt negative. Când gazul este comprimat, vectorul forțelor externe coincide cu direcția generală de mișcare a cilindrului, prin urmare munca lor este pozitivă, iar munca gazului este negativă.
Luarea în considerare a conceptului de „muncă efectuată cu gaz”va fi incomplet dacă nu vom atinge și procesele adiabatice. În termodinamică, un astfel de fenomen este înțeles ca un proces în care nu există schimb de căldură cu niciun corp extern.
Cel mai frecvent în viața de zi cu ziun proces adiabatic poate fi considerat lucrul unui piston într-un motor cu ardere internă. Esența acestui proces este următoarea: după cum se știe din prima lege a termodinamicii, modificarea energiei interne a unui gaz va fi egală cantitativ cu munca forțelor direcționate din exterior. Acest lucru este pozitiv în direcția sa, prin urmare, energia internă a gazului va crește, iar temperatura acestuia va crește. În astfel de condiții inițiale, este clar că în timpul expansiunii adiabatice, munca gazului va avea loc datorită scăderii energiei sale interne; în consecință, temperatura din acest proces va scădea.
