[تمرین ۵-۲] [فیزیک] [دهم]
نشان دهید رابطهٔ ۵-۲ که برای یک انبساط هم فشار به دست آمده، برای یک تراکم هم فشار نیز برقرار است.
پاسخ تشریحی و گام به گام [تمرین ۵-۲] [فیزیک] [دهم]
رابطه ۵-۲، فرمول محاسبه **کار (Work)** در یک فرآیند **همفشار (Isobaric)** است. بیایید این رابطه را بررسی کرده و نشان دهیم که هم برای انبساط و هم برای تراکم معتبر است.
**رابطه ۵-۲: کار در فرآیند همفشار**
$W = P \Delta V = P(V_2 - V_1)$
* $W$: کار انجام شده **توسط** گاز.
* $P$: فشار ثابت گاز.
* $V_1$: حجم اولیه گاز.
* $V_2$: حجم نهایی گاز.
**حالت اول: انبساط همفشار (Expansion)**
* در انبساط، حجم گاز **زیاد** میشود، یعنی $V_2 > V_1$.
* بنابراین، تغییر حجم $\Delta V = V_2 - V_1$ یک مقدار **مثبت** است.
* در نتیجه، کار محاسبه شده $W = P \Delta V$ نیز **مثبت** خواهد بود ($W > 0$).
* **تفسیر فیزیکی:** علامت مثبت برای کار به این معناست که **گاز روی محیط اطراف خود کار انجام داده است**، که این دقیقاً تعریف انبساط است. پس رابطه به درستی کار میکند.
**حالت دوم: تراکم همفشار (Compression)**
* در تراکم (فشردهسازی)، حجم گاز **کم** میشود، یعنی $V_2 < V_1$.
* بنابراین، تغییر حجم $\Delta V = V_2 - V_1$ یک مقدار **منفی** است.
* در نتیجه، کار محاسبه شده $W = P \Delta V$ نیز **منفی** خواهد بود ($W < 0$).
* **تفسیر فیزیکی:** علامت منفی برای کار به این معناست که **محیط اطراف روی گاز کار انجام داده است** تا آن را فشرده کند. این نیز دقیقاً تعریف تراکم است.
**نتیجهگیری:**
فرمول $W = P \Delta V$ به طور کامل برای هر دو فرآیند کار میکند. **علامت** حاصل از $\Delta V$ (مثبت برای انبساط و منفی برای تراکم) به طور خودکار جهت انجام کار را به درستی مشخص میکند و نشان میدهد که آیا گاز کار انجام داده است یا کار روی آن انجام شده است. بنابراین، این رابطه برای تراکم همفشار نیز **برقرار است**.
