Trong trường hợp ngoại lực thực hiện một công lên khối khí, píttông sẽ bị
ngoại lực tác dụng một lực nén, và khối khí bị nén từ thể tích V1 đến thể tích
V2. Công của ngoại lực trong trường hợp này bằng
dA’ = F’.dl’
Nhưng, ngoại lực tác dụng lên píttông là để thắng áp lực của khối khí lên
píttông. Do đó F’ = F = p.S Do đó dA’ = p.S.dl’ = p.dV’ Nhưng V’ + V = const Do đó dV’ = - dV Từ đây, ta có biểu thức đối với công của hệ
dA = - dA’ = p.dV
Công toàn phần do hệ sinh ra khi khối khí bị nén từ thể tích V1 đến thể tích
V2 bằng A = 2 1 . V V dV p
Công này là công âm. Công này là công hệ thu được. Công mà hệ thu được là công âm.
Khi khối khí thực hiện hai quá trình liên tiếp, thể tích của nó thay đổi từ V1 V’1 V2, công mà hệ thực hiện trong cả hai quá trình bằng
A = 2 1 . V V dV p = ' 1 1 . V V dV p + 2 ' 1 . V V dV p = A1 + A2
Trên giản đồ (p,V), công thực hiện trong một quá trình đối với khí lý tưởng
bằng diện tích hình giới hạn bởi đường biểu diễn quá trình, và các đường p =
0, V = V1 và V = V2.
Do công không phải là một hàm của trạng thái, nên công nguyên tố dA =
p.dV không phải là một vi phân toàn phần, nên từ nay nó được ký hiệu bằng
6.1.3. Nhiệt a/ Nhiệt lượng a/ Nhiệt lượng
Khi cho hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau, ta thấy rằng nhiệt độ của vật có nhiệt độ cao bị giảm, còn nhiệt độ của vật có nhiệt độ thấp tăng.
Nội năng của vật ban đầu có nhiệt độ cao, do đó, bị giảm, còn nội năng của
vật có nhiệt độ thấp tăng. Như vậy có sự truyền năng lượng từ vật có nhiệt độ
cao sang vật có nhiệt độ thấp. Lượng năng lượng trao đổi này được gọi là nhiệt lượng.
Nhiệt hay nhiệt lượng là năng lượng mà những vật ngoài trao đổi với hệ nhiệt động thông qua sự trao đổi nhiệt. Sự trao đổi nhiệt xảy ra giữa hệ
và các vật hoặc giữa các phần của hệ, khi nhiệt độ của chúng có sự khác biệt. Có ba dạng trao đổi nhiệt : trao đổi nhiệt bằng đối lưu, trao đổi nhiệt
bằng truyền nhiệt, và trao đổi nhiệt bằng bức xạ. Trao đổi nhiệt bằng đối lưu
là sự trao đổi nhiệt khi chuyển động giữa các thành phần có nhiệt độ khác
nhau của chất khí, chất lỏng hoặc giữa chất khí, chất lỏng và vật rắn. Trao đổi
nhiệt bằng truyền nhiệt là sự truyền nhiệt từ phần nóng hơn của vật sang phần
khác nguội hơn. Trao đổi nhiệt bằng bức xạ là sự trao đổi nhiệt thông qua sự
bức xạ năng lượng của vật này và sự hấp thu bức xạ của vật khác. Trong bất
kỳ dạng trao đổi nhiệt nào cũng xảy ra sự trao đổi năng lượng giữa các hạt
chuyển động hỗn loạn của vật và trong quá trình đó nội năng của hệ thay đổi (động năng của hệ không thay đổi). Người ta quy ước, nhiệt do hệ thu vào được tính là dương, nhiệt do hệ nhả ra được tính là âm.
Nếu một hệ nhiệt động thực hiện hai quá trình, với nhiệt lượng trao đổi là Q1 và Q2, thì nhiệt lượng trao đổi trong hai quá trình sẽ là
Q = Q1 + Q2
Nhiệt lượng được đo bằng đơn vị của công. Trong hệ SI, nhiệt lượng được đo bằng đơn vị jun (J). Nhiệt lượng còn được đo bằng đơn vị calo, 1 cal = 4,186 J.