Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.

3.1. TYÖ (2.2, 2.7) 13ten, että jos kaasuun tehdään työtä, työ on negatiivista, jos taas kaasu tekeeympäristöön työtä, työ on positiivista. Voiman suuruus voidaan lausua paineenavulla, sillä se on mekaniikassa määritelty voimana per pinta-ala yksikköP ulkoinen = F/A ja kun vielä huomataan, että tässä järjestelyssä voima F ja siirtymädL ovat yhdensuuntaiset, ja AdL on kaasun tilavuuden muutos, saadaantehdyksi työksid¯W = P ulkoinen AdL = P ulkoinen dV. (3.1)Tilavuudenmuutostyö on nyt lausuttu ulkoiseen voimaan liittyvän paineenP ulkoinen avulla, mutta millä ehdoilla tämä paine on sama kuin kaasun paine P?Kaasun paineesta on mielekästä puhua vain silloin, kun tilamuuttujat ovathyvin määritellyt eli kun systeemi on termodynaamisessa tasapainossa taikäytännössä hyvin lähellä tasapainoa. Voidaksemme käyttää yhtälön (3.1) kaltaisiatyön lausekkeita termodynaamisten muutosten eli prosessien kuvaamiseenmäärittelemme kvasistaattisen prosessin:Kvasistaattinen prosessi tapahtuu niin hitaasti, että systeemin tilaon jokaisena ajanhetkenä mielivaltaisen lähellä tasapainotilaa.Kvasistaattista prosessia kuvaa hyvin määritelty polku tilamuuttuja-avaruudessa.Esimerkiksi kaasun äkillinen laajeneminen vaikkapa kaksinkertaiseentilavuuteen ei ole kvasistaattinen prosessi, eikä tasapainotermodynamiikankeinoin voida tehdä päätelmiä systeemin tilasta prosessin aikana. Sen sijaanprosessin päätepisteissä tilamuuttujat ovat hyvin määritellyt ja esimerkiksi aineentilanyhtälö on voimassa.Männän äärimmäisen hidas liike vaatii sitä, että mäntään vaikuttava kokonaisvoimaon (lähes) nolla. Tällöin kaasun paine on hyvin määritelty, ja se kohdistaamäntään ulospäin työntävän voiman PA ≡ P kaasu A, jonka tulee siis ollayhtäsuuri kuin mäntää sisäänpäin työntävä ulkoinen voima P ulkoinen A. Kvasistattiseessatapauksessa työn lauseke voidaan kirjoittaa kaasun paineen avullad¯W = P kaasu dV ≡ PdV. (3.2)Yhtälö (3.2) on yleinen tilavuudenmuutostyön lauseke, eikä se riipu systeeminmuodosta.Jos prosessi on kvasistaattinen, voidaan tilavuudenmuutostyö (tai vastaavastimikä tahansa työ) laskea integroimalla työn lauseke (3.2) prosessin alkupisteestäsen loppupisteeseen:(∆W ab ) kv.stat. =∫ VbV aPdV (3.3)Tehty työ(P, V)-tasossa on tällöin kuvan 3.2 mukaisesti painekäyrän alle jääväpinta-ala. Vaikka systeemin termodynaaminen tila olisikin hyvin määriteltyprosessin aikana, riippuu tehty työ silti prosessin luonteesta (katso kappale3.5). Jos prosessi ei ole kvasitaattinen, on selvitettävä ulkoiset voimat, ja työnlaskemisessa on turvauduttava muotoon (3.1).