Работа в термодинамике

Работа в термодинамике — обобщение понятия «работа в механике» (выраженного в дифференциальной форме). Обобщённые координаты в термодинамике — это внешние параметры термодинамической системы (объём, напряжённость внешние магнитное или электрические поля и т. п.), а обобщённые силы (давление и др.) — величины, зависящие не только от координат, но и от внутренних параметров системы (температуры или энтропии). Работа термодинамической системы над внешними телами заключается в изменении состояния этих тел и определяется количеством энергии, передаваемой системой внешним телам при изменении внешних параметров системы. В квазистатических (т. е. бесконечно медленных) адиабатических процесса работа равна изменению внутренней энергии системы, в квазистатических изотермических процессах — изменению энергии Гелъмголъца. В ряде случае работа может быть выражена через другие термодинамические потенциалы. В общем случае величина работы при переходе системы из начального состояния в конечное зависит от способа (пути), каким осуществляется этот переход. Это означает, что бесконечно малая (элементарная) работа системы не является полным дифференциалом какой-либо функции состояния системы; поэтому элементарная работа обозначают обычно не dA (как полный дифференциал), а $\delta A$. Зависимость работы от пути приводит к тому, что для кругового процесса, когда система вновь возвращается в исходное состояние, работа системы может оказаться не равной нулю, что используется во всех тепловых двигателях. Работа внешних сил над системой $\delta A = - \delta A$, если энергия взаимодействия системы с внешними телами не меняется в процессе совершения работы.

Примерами работы при изменении одного из внешних параметров системы могут служить:

• работа сил давления p при изменении объёма V системы $\delta A = pdV$,
• работа сил поверхностного натяжения при изменении поверхности системы $\delta A = -\sigma d \Sigma$, ($\sigma$ — коэфф. поверхностного натяжения, $d \Sigma$ — элемент поверхности);
• работа намагничивания системы $\delta A = -H d J$ (H — напряжённость в магн. поля, J — намагниченность) и т. д.

Работа системы в неравновесном (необратимом) процессе всегда выше, чем в равновесном.