Postupak plina pod izobarskim, izotermalnim i adijabatskim procesima

U središtu gotovo bilo kojeg rada termalnog stroja je termodinamički fenomen, kao što je rad plina tijekom širenja ili kompresije. Ovdje je vrijedno zapamtiti da se u fizici rad shvaća kao kvantitativna mjera koja karakterizira djelovanje određene sile na tijelu. U skladu s tim, rad plina, nužan uvjet za ispunjenje koji je promjena u volumenu, nije ništa drugo nego proizvod pritiska na tu promjenu volumena.

Rad plina s promjenom volumena može biti i izobarna i izotermalna. Osim toga, stvarni proces ekspanzije može biti proizvoljne prirode. Rad plina, koji se odvija pod ekspanzijom izobara, može se pronaći sljedećom formulom:

A = pDelta-V,

u kojoj je p kvantitativna karakteristika tlaka plina, i Delta-V - razlika između početnog i konačnog volumena.

Proces proizvoljnog ekspanzije plina u fizici obično se predstavlja kao slijed pojedinačnih izobarskih i izohoričkih procesa. Potonje karakterizira činjenica da je rad plina, kao i kvantitativni pokazatelji, nula, jer se klip ne kreće u cilindru. Pod takvim uvjetima, ispada da će rad plina u proizvoljnom postupku promijeniti izravno u odnosu na povećanje volumena posude u kojoj se klip kreće.

Usporedimo li rad plina tijekom širenja i kompresije, tada možemo primijetiti da kada širenje smjera pomaka pomaka klipova podudara s vektorom silom pritiska ovaj plin sam, stoga u skalarnom računu plin je pozitivan, a vanjska sila negativna. Kada se plin komprimira s općim smjenama pomaka cilindra, vektor vanjskih sila košta, pa je njihov rad pozitivan, a rad plina negativan.

Razmatranje koncepta "posla koji radi plin" bit će nepotpun ako ne utječe i na adijabatske procese. Taj se fenomen u termodinamici shvaća kao proces u kojem nema izmjene topline s vanjskim tijelima. To je moguće, na primjer, u slučaju kada je posuda s radnim klipom dobivena dobrom toplinskom izolacijom. Osim toga, postupci kompresije ili ekspanzije plina mogu se izjednačiti s adijabatikom ako je vrijeme promjene volumena plina znatno manje od vremenskog intervala tijekom kojeg dolazi do termalne ravnoteže između okolnih tijela i plina.

Najčešći adijabatski proces u svakodnevnom životu može se smatrati radom klipova u motoru s unutarnjim izgaranjem. Bit ovog procesa je kako slijedi: kao što je poznato iz prvog zakona termodinamike, promjena unutarnje energije plin će biti kvantitativno jednak djelovanju sila usmjerenih izvana. Ovaj je rad pozitivan u svom smjeru i stoga unutarnja energija plin će se povećati i temperatura vlastitog porasta. U takvim inicijalnim uvjetima jasno je da će pod adijabatskim ekspanzijom, plin djelovati smanjenjem svoje unutarnje energije, odnosno, temperatura u tom procesu će se smanjiti.