Eğer bir yük F kuvvetine karşı dz kadar hareket ettirilecek olursa yapılan iş
dW = - Fdz
olacaktır. Buradaki negatif işareti, dış F kuvvete karşı sistemin iç enerjisinin azaldığını gösterir. Şimdi A yüzey alanına sahip bir pistonun Pdış basınca karşı genişlediğini düşünelim. Piston üzerindeki basınç F = PdışA kadar olacaktır. Böylece iş için;
dW = - PdışAdz
yazılabilir. Adz = dV yazılacak olursa, genişleme işi için;
dW = - PdışdV
ifadesini elde edebiliriz. Eğer hacim Vi hacminden Vs hacmine kadar değişmişse, bu sırada ortaya çıkacak iş büyüklüğü için;
eşitliğini yazabiliriz.
Bu tür genleşmede bir dış basınç söz konusu değildir (Pdış = 0). Bu nedenle iş büyüklüğü W = 0 dır.
Genişleme sırasında dış basınç değişmeyecak olursa eşitlik
şeklinde yazılır. Genleşme atmosfer basıncına karşı gerçekleşiyorsa veya kimyasal bir reaksiyon atmosferik şartlarda gerçekleşiyorsa ortaya çıkacak iş büyüklüğü bu şekilde hesaplanabilir.
genleşme olayının çevresindeki sıcaklıkla termal dengede olduğunu düşünelim.
ideal bir gaz için hal eşitliği P=nRT/V olacağından izotermal ve tersinir bir süreç için;
eşitliğini yazabiliriz. (Örnek 1, 2)
Joule's Law
Joule's Mechanical Equivalent of Heat Apparatus
Joule's Equivalent
James Prescott Joule (1818 - 1889)