§ 34. Зміна внутрішньої енергії тіла під час виконання роботи

У механіці робота визначається як добуток модулів сили й переміщення, помножений на косинус кута між ними. Робота виконується, коли сила діє на рухоме тіло, й дорівнює зміні кінетичної енергії тіла.

У термодинаміці рух тіла як цілого не розглядається, а йдеться про переміщення однієї частини макроскопічного тіла відносно іншої. Внаслідок цього змінюється об'єм тіла, а його швидкість дорівнює нулю. Робота в термодинаміці, що визначається так само, як і в механіці, дорівнює зміні не кінетичної енергії тіла, а його внутрішньої енергії.

У тому, що внутрішня енергія тіл може змінюватися не лише під час теплообміну між ними, айв процесі виконання цими тілами (або над ними) механічної роботи, неважко переконатися на прикладах.

Так, у процесі виконання роботи на металообробних (токарних, свердлильних, фрезерних, шліфувальних тощо) верстатах нагріваються різальний інструмент, а також деталь і стружка, що свідчить про збільшення їх внутрішньої енергії.

У сучасних швидкорізальних верстатах нагрівання інструменту настільки велике, що для його охолодження потрібні спеціальні заходи. Наприклад, подають до місця різання струмину рідини (мал. 64), яка, стикаючись з інструментом, різко знижує його температуру. В останні роки винайшли ефективніший спосіб охолодження такого інструменту, який ґрунтується на зміні внутрішньої енергії рідини в результаті її випаровування, тобто на використанні великої питомої теплоти пароутворення. При цьому способі охолоджувальна рідина розпиляється потоком повітря і подається безпосередньо в зону різання (мал, 65); випаровуючись, вона сильно охолоджує інструмент. Крім рідини, для охолодження різального інструменту використовують також гази (азот, охолоджене стиснуте повітря тощо); найчастіше застосовують вуглекислий газ. Рідка вуглекислота, яка перебуває в балоні 1 (мал. 66) під великим тиском (до 60 атм), подається з нього по сифонній трубі 2 і через кран 4, трубку 5 і спеціальну насадку 6 потрапляє в зону різання одночасно на передню і задню грані інструмента.

Мал. 40 Мал. 41 Мал. 42