I denne artikel vil vi overveje termodynamiske processer. Lad os stifte bekendtskab med deres varianter og kvalitative egenskaber og også studere fænomenet med cirkulære processer, der har de samme parametre ved de indledende og sidste punkter.
Introduktion
Termodynamiske processer er fænomener, hvor der er en makroskopisk ændring i termodynamikken i hele systemet. Tilstedeværelsen af en forskel mellem den indledende og endelige tilstand kaldes en elementær proces, men det er nødvendigt, at denne forskel er uendelig lille. Området i rummet, inden for hvilket dette fænomen opstår, kaldes den arbejdende krop.
Baseret på typen af stabilitet kan man skelne mellem ligevægt og ikke-ligevægt. Ligevægtsmekanismen er en proces, hvor alle typer tilstande, som systemet strømmer igennem, er relateret til ligevægtstilstanden. Implementeringen af sådanne processer sker, når forandringen forløber ret langsomt, eller med andre ord, fænomenet er af en kvasi-statisk karakter.
Fænomenertermisk type kan opdeles i reversible og irreversible termodynamiske processer. Reversible mekanismer er dem, hvor muligheden realiseres for at udføre processen i den modsatte retning ved at bruge de samme mellemtilstande.
Adiabatisk varmeoverførsel
Den adiabatiske måde at overføre varme på er en termodynamisk proces, der foregår på makrokosmos skala. Et andet kendetegn er den manglende varmeudveksling med rummet omkring.
Storstilet forskning i denne proces går tilbage til begyndelsen af det attende århundrede.
Adiabatiske typer af processer er et speci altilfælde af den polytropiske form. Dette skyldes, at gasvarmekapaciteten i denne form er nul, hvilket betyder, at den er en konstant værdi. Det er kun muligt at vende en sådan proces, hvis der er et ligevægtspunkt for alle tidspunkter. Ændringer i entropiindekset observeres ikke i dette tilfælde eller går for langsomt. Der er en række forfattere, der kun genkender adiabatiske processer i reversible processer.
Termodynamisk proces af en ideel type gas i form af et adiabatisk fænomen beskriver Poisson-ligningen.
Isokorisk system
Den isochoriske mekanisme er en termodynamisk proces baseret på et konstant volumen. Det kan observeres i gasser eller væsker, der er blevet tilstrækkeligt opvarmet i en beholder med konstant volumen.
Termodynamisk proces af en ideel gas i isokorisk form, tillader molekyleropretholde proportioner i forhold til temperatur. Dette skyldes Charles' lov. For rigtige gasser gælder dette videnskabsdogme ikke.
Isobar-system
Det isobariske system præsenteres som en termodynamisk proces, der forekommer i nærvær af et konstant tryk udenfor. I.p. flow i et tilstrækkeligt langsomt tempo, så trykket i systemet anses for konstant og svarende til det eksterne tryk, kan betragtes som reversibelt. Sådanne fænomener omfatter også det tilfælde, hvor ændringen i den ovennævnte proces forløber med en lav hastighed, hvilket gør det muligt at betragte trykket konstant.
Udfør I.p. muligt i et system, der tilføres (eller fjernes) til varmen dQ. For at gøre dette er det nødvendigt at udvide arbejdet Pdv og ændre den interne type energi dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Ændringer i entropiniveau – dS, T – absolut værdi af temperatur.
Termodynamiske processer af ideelle gasser i det isobariske system bestemmer proportionaliteten mellem volumen og temperaturen. Ægte gasser vil bruge en vis mængde varme til at foretage ændringer i den gennemsnitlige energitype. Arbejdet med et sådant fænomen er lig med produktet af eksternt tryk og ændringer i volumen.
Isotermisk fænomen
En af de vigtigste termodynamiske processer er dens isotermiske form. Det forekommer i fysiske systemer med en konstant temperatur.
At realisere dette fænomensystemet overføres som regel til en termostat med en enorm termisk ledningsevne. Den gensidige udveksling af varme forløber med en tilstrækkelig hastighed til at overhale selve processens hastighed. Systemets temperaturniveau kan næsten ikke skelnes fra termostataflæsningerne.
Det er også muligt at udføre processen af en isotermisk karakter ved hjælp af køleplader og (eller) kilder, ved at kontrollere temperaturkonstansen ved hjælp af termometre. Et af de mest almindelige eksempler på dette fænomen er kogning af væsker under konstant tryk.
Isentropisk fænomen
Den isentropiske form for termiske processer forløber under betingelser med konstant entropi. Mekanismer af termisk karakter kan opnås ved hjælp af Clausius-ligningen for reversible processer.
Kun reversible adiabatiske processer kan kaldes isentropiske. Clausius-uligheden siger, at irreversible typer af termiske fænomener ikke kan medtages her. Entropiens konstanthed kan dog også observeres i et irreversibelt termisk fænomen, hvis arbejdet i den termodynamiske proces på entropi udføres på en sådan måde, at det straks fjernes. Ser man på termodynamiske diagrammer, kan linjer, der repræsenterer isentropiske processer, omtales som adiabater eller isentroper. Oftere tyr de til fornavnet, som er forårsaget af manglende evne til korrekt at afbilde linjerne på diagrammet, der karakteriserer processen af en irreversibel karakter. Forklaringen og yderligere udnyttelse af isentropiske processer er af stor betydning.værdi, som det ofte bruges til at nå mål, praktisk og teoretisk viden.
Isenthalpi-type af proces
Isenthalpiproces er et termisk fænomen, der observeres i nærvær af konstant entalpi. Beregninger af dens indikator er lavet takket være formlen: dH=dU + d(pV).
Enthalpy er en parameter, der kan bruges til at karakterisere et system, hvor ændringer ikke observeres ved tilbagevenden til den omvendte tilstand af selve systemet, og som følgelig er lig med nul.
Isenthalpi-fænomenet varmeoverførsel kan for eksempel vise sig i den termodynamiske proces af gasser. Når molekyler, for eksempel ethan eller butan, "klemmer" gennem en skillevæg med en porøs struktur, og varmeudveksling mellem gassen og varmen omkring observeres ikke. Dette kan observeres i Joule-Thomson-effekten, der bruges i processen med at opnå ultralave temperaturer. Isenthalpi-processer er værdifulde, fordi de gør det muligt at sænke temperaturen i miljøet uden at spilde energi.
polytropisk form
Et kendetegn ved en polytrop proces er dens evne til at ændre systemets fysiske parametre, men lade varmekapacitetsindekset (C) være konstant. Diagrammer, der viser termodynamiske processer i denne form, kaldes polytropiske. Et af de enkleste eksempler på reversibilitet afspejles i ideelle gasser og bestemmes ved hjælp af ligningen: pV =const. P - trykindikatorer, V - volumetrisk værdi af gas.
Process ring
Termodynamiske systemer og processer kan danne cyklusser, der har en cirkulær form. De har altid identiske indikatorer i de indledende og endelige parametre, der evaluerer kroppens tilstand. Sådanne kvalitative karakteristika omfatter overvågning af tryk, entropi, temperatur og volumen.
Den termodynamiske cyklus finder sig selv i udtryk for en model af en proces, der foregår i rigtige termiske mekanismer, der omdanner varme til mekanisk arbejde.
Arbejdslegemet er en del af komponenterne i hver sådan maskine.
En reversibel termodynamisk proces præsenteres som en cyklus, der har veje både frem og tilbage. Dens position ligger i et lukket system. Den totale koefficient for systementropi ændres ikke med gentagelsen af hver cyklus. For en mekanisme, hvor varmeoverførsel kun finder sted mellem et varme- eller køleapparat og en arbejdsvæske, er reversibilitet kun mulig med Carnot-cyklussen.
Der er en række andre cykliske fænomener, som kun kan vendes, når indførelsen af et ekstra varmereservoir er nået. Sådanne kilder kaldes regeneratorer.
En analyse af de termodynamiske processer, hvorunder regenerering finder sted, viser os, at de alle er almindelige i Reutlinger-cyklussen. Det er blevet bevist ved en række beregninger og eksperimenter, at den reversible cyklus har den højeste grad af effektivitet.
