Каким образом работа газа при расширении связана с изменением его давления?

Работа газа при расширении связана с изменением его давления через следующую формулу:

Работа (W) = -P∆V,

где P — давление газа, ∆V — изменение объема газа.

Эта формула основана на знаке минус перед P, что указывает на то, что работа, совершаемая газом при расширении, является положительной. Это означает, что газ совершает работу за счет потери энергии, а не получения ее.

При расширении газа объем газа увеличивается, что влияет на его давление. Если газ расширяется без изменения температуры (адиабатическое расширение), то его давление уменьшается. В этом случае, поскольку давление уменьшается, работа газа будет положительной и будет считаться работой, совершаемой газом над окружающей средой.

Например, если газ сжимается под давлением 10 Па и его объем уменьшается на 1 м³, то работа, совершаемая газом, будет равна:

W = -(10 Па) × (-1 м³) = 10 Дж.

Если же газ расширяется под давлением 10 Па и его объем увеличивается на 1 м³, то работа, совершаемая газом, также будет равна:

W = -(10 Па) × (1 м³) = -10 Дж.

Таким образом, изменение давления газа при его расширении связано с работой, совершаемой газом. Положительная работа указывает на расширение газа и потерю энергии, а отрицательная работа указывает на сжатие газа и получение энергии.