Механическая Работа
Совершать механическую работу — это значит преодолевать или уничтожать сопротивления: молекулярные силы, силу пружины, силу тяжести, инерцию материи и т. д. Истирать, шлифовать тело, разделять его на части, поднимать грузы, тянуть по дороге повозку, по рельсам — поезд, сжимать пружину — все это значит совершать работу; это значит преодолевать в течение некоторого времени сопротивление. Совершать работу — это значит преодолевать сопротивление газа, жидкости, твердого тела, кристалла. Сжимать газ, жидкость, кристалл — это значит совершать работу.
Одним и тем же именем «работа» названы несходные явления, но за внешними различиями надо видеть общие основные черты. Работа связана с движением: груз поднимается, повозка перемещается, поршень скользит в цилиндре двигателя. Без движения нет работы.
Работа связана с упорядоченным движением. Весь груз перемещается вверх. Вся повозка движется по дороге в одном направлении. Весь поршень в одном направлении движется в цилиндре. Работа невозможна без двух участников. Для поднятия одного груза должен опуститься другой груз, должна распрямиться пружина, должен расшириться газ. Оба участника движутся упорядочение. Работа — это передача упорядоченного движения от одной системы к другой.
Не следует думать, что работа может быть связана только с механическим движением. Работа может совершаться и при изменении электрического или магнитного поля.
Способность системы совершать работу, конечно, очень важна для термодинамики. Но какую именно работу может совершить система — это для термодинамики несущественно. Как именно данную работу можно рассчитать и как ее измерить, должна сказать другая наука.
Определение механической работы дает механика. Это определение знает каждый школьник: работа (А) равна произведению силы (F) на путь (l).
Если же сила непостоянна, то приходится подсчитывать величину работы на каждом достаточно малом участке пути (математики говорят — на бесконечно малом), на котором силу можно считать постоянной
Теплотехника при подсчете работы любых тепловых машин пользуется величиной работы расширяющегося газа, например водяного пара в цилиндре паровоза или в турбине. Этот очень важный вид работы измеряется произведением давления газа на изменение его объема:
Электрохимия, например, знает другой вид работы. Электрическая работа аккумулятора или гальванического элемента равна произведению электродвижущей силы (Е) на изменение
заряда (q):
Полезно заметить и запомнить, что все выражения для различного вида работы очень сходны между собой. Любая работа обязательно измеряется произведением двух сомножителей: некоторой обобщенной силы / (это может быть сила всемирного тяготения, сила магнитного или электрического поля, давление, поверхностное натяжение, любые механические силы и т. д.) и величины а — изменения соответствующего параметра системы (пройденный путь, электрические заряды, величина поверхности, объем и т. д.):
В задачи термодинамики не входит изучать различие между разными видами работы. Об этом должны позаботиться другие науки. Различных работ может быть очень много. Теплота только одна.
