Provoz plynu za izobarických, izotermických a adiabatických procesů

Jádrem téměř jakéhokoliv provozu termického stroje je termodynamický jev, jako je práce, kterou plyn provádí během expanze nebo stlačení. Zde stojí za zmínku, že ve fyzice je práce chápána jako kvantitativní opatření charakterizující působení určité síly na tělo. V souladu s tím plynárenská práce, nezbytná podmínka, jejímž naplněním je změna jejího objemu, není ničím jiným než produktem tlaku na tuto změnu objemu.

Práce plynu se změnou objemu může být izobarická i izotermická. Navíc skutečný proces rozšiřování může mít libovolný charakter. Práce plynu, které probíhá při expanzi izobarů, lze nalézt následujícím způsobem:

A = pDelta-V,

kde p je kvantitativní charakteristika tlaku plynu a Delta-V - rozdíl mezi počátečním a konečným objemem.

Proces libovolné expanze plynu ve fyzice je obvykle reprezentován jako posloupnost jednotlivých izobarických a izochorických procesů. Ty jsou charakterizovány skutečností, že práce plynu, stejně jako jeho kvantitativní ukazatele, je nulová, protože se píst nepohybuje ve válci. Za takových podmínek se ukázalo, že provoz plynu v libovolném procesu se změní v přímém poměru k nárůstu objemu nádoby, ve které se pohybuje píst.

Porovnáme-li práci plynem během expanze a komprese, pak můžeme poznamenat, že když se roztahuje směr vektoru posunutí pístu shoduje s vektor síla tlaku tento plyn sám, proto je při skalárním počtu plyn kladný a vnější síla je negativní. Když se plyn stlačí v obecném směru posunutí válce, vektor vnějších sil se shoduje, a proto je jejich práce pozitivní a práce plynu je negativní.

Zvažování pojmu "práce plynem" bude neúplné, pokud neovlivní i adiabatické procesy. Tento fenomén v termodynamice je chápán jako proces, kde není výměna tepla s vnějšími tělesy. Je možné, například, v případě, že je nádoba s pracovním pístem opatřeným dobrou tepelnou izolací. Navíc komprese plynu nebo expanzní procesy mohou být přirovnány k adiabatické, pokud časové změny v objemu plynu, je mnohem menší, než časový interval, během kterého dochází k tepelné rovnováhy mezi plynem a okolními orgány.

Nejběžnější adiabatický proces v každodenním životě lze považovat za práci pístu ve spalovacím motoru. Podstata tohoto procesu je následující: jak je známo z prvního zákona termodynamiky, změna vnitřní energie plyn bude kvantitativně roven síle práce směřované zvenčí. Tato práce je pozitivní směrem, a proto vnitřní energie plyn se zvýší a teplota vlastního vzestupu. Za takových počátečních podmínek je zřejmé, že při adiabatické expanzi bude plyn pracovat snížením vnitřní energie, resp. Teplota v tomto procesu se sníží.