Каким образом работа газа может быть вычислена в случае изотермического расширения?

В изотермическом процессе расширения газа температура остается постоянной, что позволяет использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение Менделеева-Клапейрона для вычисления работы газа.

Закон Бойля-Мариотта утверждает, что при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален его давлению. Математически это можно записать как:

P₁V₁ = P₂V₂

где P₁ и V₁ — начальное давление и объем газа, P₂ и V₂ — конечное давление и объем газа.

Уравнение Менделеева-Клапейрона связывает давление, объем, температуру и количество вещества газа. Оно записывается следующим образом:

PV = nRT

где P — давление газа, V — объем газа, n — количество вещества газа (в молях), R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура газа.

Для изотермического процесса температура остается постоянной, поэтому можно записать:

P₁V₁ = P₂V₂ = nRT

Работа газа в изотермическом процессе равна разности энергий, связанных с начальным и конечным состояниями газа. Это можно выразить следующим образом:

W = nRT ln(V₂/V₁)

где ln — натуральный логарифм.

Таким образом, работа газа в изотермическом расширении может быть вычислена с использованием указанных формул.