Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_42_16 Název materiáluPráce plynu AutorMgr. Pavel Lintner Tematická oblastFyzika Tematický okruhMolekulová fyzika a termika Ročník2 Datum tvorbysrpen 2013 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Práce plynu

Plyn uzavřený v nádobě s pohyblivým pístem o obsahu S působí na píst tlakovou silou F a při zvětšování svého objemu koná práci. Je-li tlak plynu p stálý, je stálá také velikost tlakové síly F = pS. Při posunutí pístu o délku Δs vykoná plyn práci W´ = FΔs = pSΔs, neboli S

Práce vykonaná plynem při izobarickém ději je rovna součinu tlaku plynu a přírůstku jeho objemu. Při zvětšení objemu je ΔV > 0 a práce vykonaná plynem je kladná. Při zmenšení objemu je ΔV > 0 a práce vykonaná plynem je záporná (práci koná vnější síla, která způsobuje zmenšení objemu plynu). Práci plynu lze zobrazit v p-V diagramu:

Práce vykonaná při izobarickém ději, při němž plyn přejde ze stavu A do stavu B, je znázorněna obsahem obdélníku ležícího v p-V diagramu pod izobarou AB.

Jestliže plyn koná práci při ději, v jehož průběhu se tlak plynu mění (např. izotermický nebo adiabatický děj), není tlaková síla působící na píst stálá. Můžeme však předpokládat, že se objem plynu postupně zvětšuje o tak malé přírůstky ΔV, že tlak plynu p 1, p 2, …, p n při každé z těchto změn lze považovat za stálý. Daný děj tedy můžeme nahradit řadou na sebe navazujících izobarických dějů a celkovou práci vykonanou plynem lze určit jakou součet prací plynu při všech těchto elementárních dějích.

Práci plynu při proměnném tlaku lze také znázornit v p-V diagramu. Každá elementární práce je znázorněna plochou příslušného obdélníku. Celková práce plynu je znázorněna součtem obsahů všech těchto obdélníků. Jsou-li změny objemu ΔV, dostatečně malé, rovná se součet obsahů všech obdélníků obsahu plochy pod příslušnou křivkou děje v p-V diagramu. Práce vykonaná při plynem při zvětšení jeho objemu je v p-V diagramu znázorněna obsahem plochy, která leží pod příslušným úsekem křivky p = f(V).

Otázky: 1.Jakými způsoby se dá prakticky realizovat izobarická expanze plynu? 2.Proveďte jednotkovou kontrolu vztahu pro práci plynu. 3.Jakou práci vykoná plyn při izochorickém ději? 4.Jakou práci vykoná plyn o stálém tlaku 2,5 MPa, jestliže se jeho objem zvětší o 20 litrů?

Použité zdroje: BARTUŠKA, Karel. Fyzika pro gymnázia: Molekulová fyzika a termika. 2. vyd. Praha: Prometheus, 1994, 254 s. ISBN SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, s. ISBN