Trabajo realizado por un gas

Question

¿En la expresión para el trabajo realizado por un gas, <span class="math-container">%#% $ #%</span> no se supone que utiliza presión interna?

Por otra parte el trabajo realizado por el gas es el trabajo realizado por la fuerza ejercida por el gas, pero en todas partes encuentro personas que utilizan la presión externa en lugar de presión interna.

Answer 1

El trabajo realizado por un gas de expansión es la energía que se transfiere a su entorno. En efecto, a medida que el gas se expande, es la compresión de su entorno, de manera que el trabajo realizado es la fuerza que ejerce sobre el entorno (es decir, la presión de los alrededores veces el área) veces la distancia recorrida.

El caso extremo de esto es un Joule de expansión cuando un gas se expande en el vacío es decir, la presión de los alrededores es cero. En este caso el gas de expansión no funciona independientemente de la presión inicial del gas.

Answer 2

En la interfaz con el entorno, por la tercera ley de Newton, la fuerza por unidad de área que ejerce el gas en sus alrededores es igual a la presión del entorno sobre el gas. Pero, en un irreversible proceso de expansión o compresión, la presión del gas puede no ser uniforme en el interior del cilindro. Por lo que la presión de partido único en la interfaz. Además, viscoso estrés contribuyen a la fuerza por unidad de área ejercida por el gas en la interfase (así como en todo el cilindro), de manera que la ecuación de estado (por ejemplo, la ley del gas ideal) no se puede utilizar para establecer la presión del gas dentro del cilindro o en la interfaz. La ley del gas ideal sólo se aplica si el gas está en equilibrio termodinámico.

Answer 3

El trabajo realizado por el gas sobre el pistón es $$W_1 = \int P_{\text{int}} \, dV$$ donde $P_{\text{int}}$ es la presión del gas a la derecha al lado del pistón. Esta es sólo una leve reformulación de la definición de trabajo. El trabajo realizado por el pistón en el exterior es $$W_2 = \int P_{\text{ext}} \, dV$$ donde $P_{\text{ext}}$ es la presión del aire exterior, justo al lado del pistón. Estas dos presiones pueden ser diferentes, así que podemos tener $W_1 \neq W_2$.

Por ejemplo, los dos pueden diferir si el pistón tiene fricción, con la diferencia de $W_1 - W_2$ disipada en calor. (Fricción existe, no importa cómo poco a poco el pistón se mueve, así que esto también se aplica para un casiestática proceso). O el pistón puede ser la aceleración, en cuyo caso $W_1 - W_2$ va en el pistón de la energía cinética.

En física de la escuela secundaria, $P_{\text{int}}$ e $P_{\text{ext}}$ siempre se supone que es el mismo, mantener las cosas simples.

Answer 4

El trabajo es realizado por el gas en contra de la presión externa.Si hay un caso de expansión libre de un gas (como en el vacío) el trabajo realizado por el gas es cero porque no hay fuerzas opuestas están presentes para prevenir la expansión de los gases, por lo tanto es evidente que el trabajo realizado por el gas es sólo debido a la presión externa. Si el proceso es casiestática(que es infinitamente lento), a continuación, la presión exterior es casi igual a la presión interna de ahí que el trabajo realizado puede ser evaluado teniendo en cuenta la presión del gas, pero si el proceso no es casiestática entonces debemos considerar la presión externa solamente.