Dalam artikel ini kita akan mempertimbangkan proses termodinamik. Mari kita berkenalan dengan kepelbagaian dan ciri kualitatif mereka, dan juga mengkaji fenomena proses bulat yang mempunyai parameter yang sama pada titik awal dan akhir.
Pengenalan
Proses termodinamik ialah fenomena di mana terdapat perubahan makroskopik dalam termodinamik keseluruhan sistem. Kehadiran perbezaan antara keadaan awal dan akhir dipanggil proses asas, tetapi perbezaan ini perlu menjadi sangat kecil. Kawasan ruang di mana fenomena ini berlaku dipanggil badan kerja.
Berdasarkan jenis kestabilan, seseorang boleh membezakan antara keseimbangan dan bukan keseimbangan. Mekanisme keseimbangan ialah satu proses di mana semua jenis keadaan di mana sistem mengalir berkaitan dengan keadaan keseimbangan. Pelaksanaan proses sedemikian berlaku apabila perubahan berjalan agak perlahan, atau, dengan kata lain, fenomena itu bersifat separa statik.
Fenomenajenis haba boleh dibahagikan kepada proses termodinamik boleh balik dan tidak boleh balik. Mekanisme yang boleh diterbalikkan ialah mekanisme di mana kemungkinan direalisasikan untuk menjalankan proses dalam arah yang bertentangan, menggunakan keadaan perantaraan yang sama.
Pemindahan haba adiabatik
Cara pemindahan haba adiabatik ialah proses termodinamik yang berlaku pada skala makrokosmos. Ciri lain ialah kekurangan pertukaran haba dengan ruang sekeliling.
Penyelidikan berskala besar tentang proses ini bermula sejak awal abad kelapan belas.
Jenis proses adiabatik ialah kes khas dalam bentuk politropik. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dalam bentuk ini kapasiti haba gas adalah sifar, yang bermaksud ia adalah nilai malar. Proses sedemikian boleh diterbalikkan hanya jika terdapat titik keseimbangan semua momen dalam masa. Perubahan dalam indeks entropi tidak diperhatikan dalam kes ini atau berjalan terlalu perlahan. Terdapat beberapa pengarang yang mengenali proses adiabatik hanya dalam proses boleh balik.
Proses termodinamik gas jenis ideal dalam bentuk fenomena adiabatik menerangkan persamaan Poisson.
Sistem isokorik
Mekanisme isochorik ialah proses termodinamik berdasarkan isipadu tetap. Ia boleh diperhatikan dalam gas atau cecair yang telah dipanaskan dengan secukupnya di dalam bekas dengan isipadu tetap.
Proses termodinamik gas ideal dalam bentuk isochorik, membolehkan molekulmengekalkan perkadaran berhubung dengan suhu. Ini disebabkan oleh undang-undang Charles. Untuk gas sebenar, dogma sains ini tidak terpakai.
Sistem Isobar
Sistem isobarik dipersembahkan sebagai proses termodinamik yang berlaku dengan kehadiran tekanan malar di luar. aliran I.p pada kadar yang cukup perlahan, membolehkan tekanan dalam sistem dianggap malar dan sepadan dengan tekanan luaran, boleh dianggap boleh diterbalikkan. Juga, fenomena sedemikian termasuk kes di mana perubahan dalam proses yang dinyatakan di atas berjalan pada kadar yang rendah, yang memungkinkan untuk mempertimbangkan pemalar tekanan.
Lakukan I.p. mungkin dalam sistem yang dibekalkan (atau dikeluarkan) kepada haba dQ. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk mengembangkan Pdv kerja dan menukar jenis dalaman tenaga dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Perubahan dalam tahap entropi – dS, T – nilai mutlak suhu.
Proses termodinamik gas ideal dalam sistem isobarik menentukan kekadaran isipadu dengan suhu. Gas sebenar akan menggunakan sejumlah haba untuk membuat perubahan dalam jenis tenaga purata. Kerja fenomena sedemikian adalah sama dengan hasil tekanan luaran dan perubahan dalam isipadu.
Fenomena isoterma
Salah satu proses termodinamik utama ialah bentuk isotermanya. Ia berlaku dalam sistem fizikal, dengan suhu malar.
Untuk merealisasikan fenomena inisistem, sebagai peraturan, dipindahkan ke termostat, dengan kekonduksian terma yang besar. Pertukaran haba bersama berlangsung pada kadar yang mencukupi untuk mengatasi kadar proses itu sendiri. Tahap suhu sistem hampir tidak dapat dibezakan daripada bacaan termostat.
Proses bersifat isoterma juga boleh dilakukan menggunakan sink haba dan (atau) sumber, mengawal kestabilan suhu menggunakan termometer. Salah satu contoh yang paling biasa bagi fenomena ini ialah pendidihan cecair di bawah tekanan malar.
Fenomena isentropik
Bentuk isentropik proses terma berlangsung dalam keadaan entropi malar. Mekanisme sifat haba boleh diperoleh menggunakan persamaan Clausius untuk proses boleh balik.
Hanya proses adiabatik boleh balik boleh dipanggil isentropik. Ketaksamaan Clausius menyatakan bahawa jenis fenomena terma yang tidak dapat dipulihkan tidak boleh dimasukkan di sini. Walau bagaimanapun, ketekalan entropi juga boleh diperhatikan dalam fenomena terma tak boleh balik, jika kerja dalam proses termodinamik pada entropi dilakukan dengan cara yang ia segera dikeluarkan. Melihat rajah termodinamik, garisan yang mewakili proses isentropik boleh dirujuk sebagai adiabat atau isentrop. Lebih kerap mereka menggunakan nama pertama, yang disebabkan oleh ketidakupayaan untuk menggambarkan dengan betul garis pada rajah yang mencirikan proses sifat yang tidak dapat dipulihkan. Penjelasan dan eksploitasi lanjut proses isentropik adalah sangat penting.nilai, kerana ia sering digunakan dalam mencapai matlamat, pengetahuan praktikal dan teori.
Jenis proses Isenthalpy
Proses Isenthalpi ialah fenomena terma yang diperhatikan dengan kehadiran entalpi malar. Pengiraan penunjuknya dibuat berdasarkan formula: dH=dU + d(pV).
Entalpi ialah parameter yang boleh digunakan untuk mencirikan sistem yang perubahannya tidak diperhatikan apabila kembali ke keadaan terbalik sistem itu sendiri dan, oleh itu, adalah sama dengan sifar.
Fenomena isenthalpi pemindahan haba boleh, sebagai contoh, nyata dalam proses termodinamik gas. Apabila molekul, sebagai contoh, etana atau butana, "memerah" melalui partition dengan struktur berliang, dan pertukaran haba antara gas dan haba di sekeliling tidak diperhatikan. Ini boleh diperhatikan dalam kesan Joule-Thomson yang digunakan dalam proses mendapatkan suhu ultra-rendah. Proses Isenthalpy adalah berharga kerana ia memungkinkan untuk menurunkan suhu dalam persekitaran tanpa membazir tenaga.
Bentuk politropik
Ciri proses politropik ialah keupayaannya untuk menukar parameter fizikal sistem, tetapi membiarkan indeks kapasiti haba (C) tetap. Gambar rajah yang memaparkan proses termodinamik dalam bentuk ini dipanggil politropik. Salah satu contoh keterbalikan yang paling mudah dicerminkan dalam gas ideal dan ditentukan menggunakan persamaan: pV =const. P - penunjuk tekanan, V - nilai isipadu gas.
Proses dering
Sistem dan proses termodinamik boleh membentuk kitaran yang mempunyai bentuk bulat. Mereka sentiasa mempunyai penunjuk yang sama dalam parameter awal dan akhir yang menilai keadaan badan. Ciri kualitatif tersebut termasuk tekanan pemantauan, entropi, suhu dan isipadu.
Kitaran termodinamik mendapati dirinya dalam ungkapan model proses yang berlaku dalam mekanisme terma sebenar yang menukar haba kepada kerja mekanikal.
Badan kerja adalah sebahagian daripada komponen setiap mesin tersebut.
Proses termodinamik boleh balik dibentangkan sebagai kitaran, yang mempunyai laluan ke hadapan dan ke belakang. Kedudukannya terletak pada sistem tertutup. Jumlah pekali entropi sistem tidak berubah dengan pengulangan setiap kitaran. Untuk mekanisme di mana pemindahan haba berlaku hanya antara radas pemanasan atau penyejukan dan bendalir kerja, kebolehbalikan hanya boleh dilakukan dengan kitaran Carnot.
Terdapat beberapa fenomena kitaran lain yang hanya boleh diterbalikkan apabila pengenalan takungan haba tambahan dicapai. Sumber sedemikian dipanggil penjana semula.
Analisis proses termodinamik semasa penjanaan semula berlaku menunjukkan kepada kita bahawa semuanya adalah perkara biasa dalam kitaran Reutlinger. Telah dibuktikan dengan beberapa pengiraan dan eksperimen bahawa kitaran boleh balik mempunyai tahap kecekapan tertinggi.
