2.19 Objemová práce ideálního plynu
Při izotermické vratné expanzi ze stavu 1 do stavu 2 je objemová práce ideálního plynu určena vztahem:
a) −n R T ln (V2/V1)
b) −n R T ln (p2/p1)
c) −p2 (V2−V1)
d) −p1 (V2−V1)
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
a) −n R T ln (V2/V1)
Řešení
Pro výpočet objemové práce používáme vztah
kde pvn je vnější tlak, se kterým je ve styku pohyblivá stěna systému. Víme, že práce je není stavová veličina a tudíž při jejím výpočtu musíme respektovat "cestu", kterou se systém ubíral. V této úloze je "cesta" specifikována slovy: izotermická, vratná expanze ideálního plynu. Toto aplikujeme následovně:
Jedná-li se o vratný děj, pak vnější tlak je v každém okamžiku stejný jako tlak uvnitř systému (pvn = p). Uvnitř systému se nachází ideální plyn, pro jehož tlak platí vztah p = n R T/V. Dosazením uvedeného do vztahu pro objemovou práci získáme výsledek