| 
หลังจากที่เราทำความเข้าใจฟังก์ชันสภาวะไปแล้ว
เราจะมาทำความเข้าใจกับฟังก์ชันอีก 2 ตัว คือ งานกับความร้อน เราจะได้ทราบว่า
งานในทางเทอร์โมไดนามิกส์คืออะไร เหมือนกับงานในทางฟิสิกส์หรือไม่
และความร้อนที่ว่านั้น คือ อุณหภูมิที่เราวัดได้จากเทอร์โมมิเตอร์หรือไม่
โดยทั่วไปแล้วหลายๆ
คนอาจจะบอกว่างาน (w) คือ แรง (F) คูณระยะทาง (d) แต่ในทางเทอร์โมไดนามิกส์
(อุณหพลศาสตร์) งาน (w) หมายรวมทั้ง
แรงคูณด้วยระยะทาง งานเชิงกล งานเชิงไฟฟ้า และงานในรูปอื่นๆ ด้วย
ตัวอย่างเช่น งานเชิงกลที่เกิดจากการขยายตัวของแก๊สในกระบอกสูบซึ่งมีลูกสูบที่ไร้น้ำหนักและไร้แรงเสียดทาน
ณ อุณหภูมิ ความดัน และปริมาตรที่กำหนด
เราอาจจะบอกว่า
งานในทางเทอร์โมไดนามิกส์ คือ การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของระบบ
ภายใต้อิทธิพลของความดันภายนอก (external pressure)
ก็ได้
งานที่สิ่งแวดล้อมกระทำต่อระบบ
(ระบบหดตัว) มีค่าเป็นบวก
งานที่เกิดจากระบบกระทำต่อสิ่งแวดล้อม (ระบบขยายตัว) มีค่าเป็นลบ
เนื่องจากงานเกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของระบบภายใต้แรงดันภายนอก
(Pext) ดังนั้น จึงใช้เป็น -Pext
เพื่อทำให้งานที่เกิดจากหดตัวมีค่าเป็นบวก และงานที่เกิดจากการขยายตัวมีค่าเป็นลบ
(ในทางฟิสิกส์ w = + PextDV
และคิดเครื่องหมายไม่เหมือนกัน)
w
= -PextDV
| เมื่อ |
DV |
เป็นการเปลี่ยนแปลงปริมาตร
(Vf - Vi) |
| |
Vf
และ Vi |
เป็นปริมาตรของระบบที่สภาวะสุดท้าย
(final volume) และสภาวะเริ่มต้น (initial volume) ตามลำดับ |
 |
นักเรียนคิดว่า
งานเป็นสมบัติของระบบหรือเป็นฟังก์ชันสภาวะหรือไม่ ? เราลองมาดูตัวอย่างการเกิดงาน
2 วิธี นี้ก่อน แล้วเราจะทราบคำตอบ |
ตัวอย่าง
แก๊สชนิดหนึ่งขยายตัวที่อุณหภูมิคงที่จาก 264 mL เป็น 971
mL จงคำนวณงานที่เกิดขึ้น ถ้าแก๊สนี้ขยายตัว
ก) ต้านกับสุญญากาศ
ข) ต้านกับความดันคงที่ 4.0 atm
วิธีคิด
ก) เนื่องจากความดันภายนอกเป็นศูนย์
w = - PDV
= -0(971 mL
- 264 mL) = 0
ข) ความดันภายนอกเท่ากับ 4.0 atm
w = - PDV
= - (4.0 atm)(0.971L
0.264 L) = - 2.828 L.atm
เนื่องจาก 1 L.atm = 101.3 J
w = - 2.828 L.atm (101.3 J/1 L.atm)
= - 2.86 x 102
J
งานในกระบวนการ
ก) และ ข) มีค่าไม่เท่ากันทั้งๆ
ที่สภาวะเริ่มต้นและสภาวะสุดท้ายเหมือนกัน เพราะงานขึ้นอยู่กับกระบวนการเกิดด้วย
งานจึงไม่ใช่ฟังก์ชันสภาวะ
|