L'activité de presque tous les moteurs thermiques est basée sur un phénomène thermodynamique tel que le travail effectué par un gaz lors de la détente ou de la compression. Ici, il convient de rappeler qu'en physique, le travail est compris comme une mesure quantitative qui caractérise l'action d'une certaine force sur un corps. Conformément à cela, le travail d'un gaz, dont la condition nécessaire est un changement de son volume, n'est rien de plus que le produit de la pression et de ce changement de volume.
Le travail d'un gaz avec une modification de son volume peut être à la fois isobare et isotherme. De plus, le processus d'expansion lui-même peut également être arbitraire. Le travail effectué par un gaz lors d'une expansion isobare peut être trouvé à l'aide de la formule suivante:
A=pΔV, où p est une caractéristique quantitative de la pression du gaz et ΔV est la différence entre le volume initial et le volume final.
Le processus d'expansion arbitraire des gaz en physique est généralement représenté comme une séquence de processus isobares et isochoriques séparés. Ces derniers se caractérisent par le fait que le travail du gaz, ainsi que ses indicateurs quantitatifs, est égal à zéro, car le piston ne bouge pas dans le cylindre. Àdans de telles conditions, il s'avère que le travail du gaz dans un processus arbitraire changera en proportion directe avec l'augmentation du volume du récipient dans lequel le piston se déplace.
Si l'on compare le travail effectué par un gaz lors de la détente et de la compression, on peut noter que lors de la détente, la direction du vecteur de déplacement du piston coïncide avec le vecteur de la force de pression de ce gaz lui-même, donc, dans le calcul scalaire, le travail du gaz est positif et les forces externes sont négatives. Lorsque le gaz est comprimé, le vecteur des forces externes coïncide déjà avec la direction générale du mouvement du cylindre, donc leur travail est positif et le travail du gaz est négatif.
L'examen du concept de "travail effectué par un gaz" sera incomplet si nous n'abordons pas également les processus adiabatiques. En thermodynamique, un tel phénomène est compris comme un processus lorsqu'il n'y a aucun échange de chaleur avec des corps externes.
Cela est possible, par exemple, dans le cas où un récipient avec un piston de travail est doté d'une bonne isolation thermique. De plus, les processus de compression ou de détente d'un gaz peuvent être assimilés à adiabatiques si le temps de changement de volume du gaz est bien inférieur à l'intervalle de temps pendant lequel l'équilibre thermique se produit entre les corps environnants et le gaz.
Le processus adiabatique le plus courant dans la vie quotidienne peut être considéré comme le travail d'un piston dans un moteur à combustion interne. L'essence de ce processus est la suivante: comme le montre la première loi de la thermodynamique, la modification de l'énergie interne du gazsera quantitativement égal au travail des forces dirigées de l'extérieur. Ce travail est positif dans sa direction, et donc l'énergie interne du gaz augmentera et sa température augmentera. Dans de telles conditions initiales, il est clair que lors de l'expansion adiabatique, le travail du gaz se produira en raison d'une diminution de son énergie interne, respectivement, la température dans ce processus diminuera.
