I denne artikkelen vil vi vurdere termodynamiske prosesser. La oss bli kjent med deres varianter og kvalitative egenskaper, og også studere fenomenet sirkulære prosesser som har de samme parameterne på de første og siste punktene.
Introduksjon
Termodynamiske prosesser er fenomener der det skjer en makroskopisk endring i termodynamikken til hele systemet. Tilstedeværelsen av en forskjell mellom start- og slutttilstand kalles en elementær prosess, men det er nødvendig at denne forskjellen er uendelig liten. Området i rommet som dette fenomenet oppstår innenfor kalles arbeidskroppen.
Basert på typen stabilitet kan man skille mellom likevekt og ikke-likevekt. Likevektsmekanismen er en prosess der alle typer tilstander som systemet flyter gjennom er relatert til likevektstilstanden. Implementeringen av slike prosesser skjer når endringen går ganske sakte, eller med andre ord, fenomenet er av kvasi-statisk karakter.
Fenomenertermisk type kan deles inn i reversible og irreversible termodynamiske prosesser. Reversible mekanismer er de der muligheten realiseres for å utføre prosessen i motsatt retning ved å bruke de samme mellomtilstandene.
Adiabatisk varmeoverføring
Den adiabatiske måten for varmeoverføring er en termodynamisk prosess som skjer på skalaen til makrokosmos. Et annet kjennetegn er mangelen på varmeveksling med plassen rundt.
Storskala forskning på denne prosessen dateres tilbake til begynnelsen av det attende århundre.
Adiabatiske typer prosesser er et spesi altilfelle av den polytropiske formen. Dette skyldes det faktum at i denne formen er gassvarmekapasiteten null, noe som betyr at det er en konstant verdi. Det er mulig å reversere en slik prosess bare hvis det er et likevektspunkt for alle øyeblikk i tid. Endringer i entropiindeksen blir ikke observert i dette tilfellet eller går for sakte. Det er en rekke forfattere som gjenkjenner adiabatiske prosesser bare i reversible prosesser.
Termodynamisk prosess av en ideell type gass i form av et adiabatisk fenomen beskriver Poisson-ligningen.
Isokorisk system
Den isokoriske mekanismen er en termodynamisk prosess basert på et konstant volum. Det kan observeres i gasser eller væsker som har blitt tilstrekkelig oppvarmet i et kar med konstant volum.
Termodynamisk prosess av en ideell gass i isokorisk form, tillater molekyleropprettholde proporsjoner i forhold til temperatur. Dette skyldes Charles' lov. For ekte gasser gjelder ikke dette vitenskapens dogme.
Isobar-system
Det isobariske systemet presenteres som en termodynamisk prosess som skjer i nærvær av et konstant trykk utenfor. I.p. flyt i et tilstrekkelig sakte tempo, slik at trykket i systemet anses som konstant og tilsvarer det ytre trykket, kan betraktes som reversibelt. Slike fenomener inkluderer også det tilfellet hvor endringen i den ovennevnte prosessen skjer med en lav hastighet, noe som gjør det mulig å vurdere trykket konstant.
Utfør I.p. mulig i et system som leveres (eller fjernes) til varmen dQ. For å gjøre dette er det nødvendig å utvide arbeidet Pdv og endre den interne energitypen dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Endringer i entropinivå – dS, T – absolutt verdi for temperatur.
Termodynamiske prosesser av ideelle gasser i det isobariske systemet bestemmer proporsjonaliteten mellom volum og temperatur. Ekte gasser vil bruke opp en viss mengde varme for å gjøre endringer i den gjennomsnittlige energitypen. Arbeidet med et slikt fenomen er lik produktet av ytre trykk og endringer i volum.
Isotermisk fenomen
En av de viktigste termodynamiske prosessene er dens isotermiske form. Det forekommer i fysiske systemer, med konstant temperatur.
Å realisere dette fenomenetsystemet overføres som regel til en termostat, med en enorm varmeledningsevne. Den gjensidige utvekslingen av varme fortsetter med en tilstrekkelig hastighet til å overta hastigheten til selve prosessen. Temperaturnivået til systemet kan nesten ikke skilles fra termostatavlesningene.
Det er også mulig å utføre prosessen av isotermisk natur ved å bruke kjøleribber og (eller) kilder, og kontrollere temperaturkonstansen ved hjelp av termometre. Et av de vanligste eksemplene på dette fenomenet er koking av væsker under konstant trykk.
Isentropisk fenomen
Den isentropiske formen for termiske prosesser fortsetter under forhold med konstant entropi. Mekanismer av termisk natur kan oppnås ved å bruke Clausius-ligningen for reversible prosesser.
Bare reversible adiabatiske prosesser kan kalles isentropiske. Clausius-ulikheten sier at irreversible typer termiske fenomener ikke kan inkluderes her. Konstansen til entropi kan imidlertid også observeres i et irreversibelt termisk fenomen, hvis arbeidet i den termodynamiske prosessen på entropi gjøres på en slik måte at det umiddelbart fjernes. Når man ser på termodynamiske diagrammer, kan linjer som representerer isentropiske prosesser refereres til som adiabater eller isentroper. Oftere tyr de til fornavnet, som er forårsaket av manglende evne til å korrekt skildre linjene på diagrammet som karakteriserer prosessen av irreversibel karakter. Forklaring og videre utnyttelse av isentropiske prosesser er av stor betydning.verdi, slik den ofte brukes for å oppnå mål, praktisk og teoretisk kunnskap.
Isenthalpi-type prosess
Isenthalpi-prosess er et termisk fenomen observert i nærvær av konstant entalpi. Beregninger av indikatoren er gjort takket være formelen: dH=dU + d(pV).
Enthalpy er en parameter som kan brukes til å karakterisere et system der endringer ikke observeres ved retur til omvendt tilstand av selve systemet og følgelig er lik null.
Isenthalpi-fenomenet varmeoverføring kan for eksempel vise seg i den termodynamiske prosessen med gasser. Når molekyler, for eksempel etan eller butan, "klemmer" seg gjennom en skillevegg med porøs struktur, og varmeveksling mellom gassen og varmen rundt blir ikke observert. Dette kan observeres i Joule-Thomson-effekten som brukes i prosessen med å oppnå ultralave temperaturer. Isentalpiprosesser er verdifulle fordi de gjør det mulig å senke temperaturen i miljøet uten å kaste bort energi.
polytropisk form
Et kjennetegn ved en polytropisk prosess er dens evne til å endre de fysiske parameterne til systemet, men la varmekapasitetsindeksen (C) være konstant. Diagrammer som viser termodynamiske prosesser i denne formen kalles polytropiske. Et av de enkleste eksemplene på reversibilitet gjenspeiles i ideelle gasser og bestemmes ved hjelp av ligningen: pV =const. P - trykkindikatorer, V - volumetrisk verdi for gass.
Prosess ring
Termodynamiske systemer og prosesser kan danne sykluser som har en sirkulær form. De har alltid identiske indikatorer i de innledende og siste parameterne som evaluerer kroppens tilstand. Slike kvalitative egenskaper inkluderer overvåking av trykk, entropi, temperatur og volum.
Den termodynamiske syklusen finner seg selv i uttrykket av en modell av en prosess som skjer i virkelige termiske mekanismer som konverterer varme til mekanisk arbeid.
Arbeidslegemet er en del av komponentene til hver slik maskin.
En reversibel termodynamisk prosess presenteres som en syklus, som har veier både fremover og bakover. Dens posisjon ligger i et lukket system. Den totale koeffisienten for systementropi endres ikke med repetisjonen av hver syklus. For en mekanisme der varmeoverføring bare skjer mellom et varme- eller kjøleapparat og en arbeidsvæske, er reversibilitet bare mulig med Carnot-syklusen.
Det er en rekke andre sykliske fenomener som bare kan reverseres når innføringen av et ekstra varmereservoar er nådd. Slike kilder kalles regeneratorer.
En analyse av de termodynamiske prosessene der regenerering skjer, viser oss at de alle er vanlige i Reutlinger-syklusen. Det er bevist ved en rekke beregninger og eksperimenter at den reversible syklusen har høyest grad av effektivitet.
