I den här artikeln kommer vi att överväga termodynamiska processer. Låt oss bekanta oss med deras varianter och kvalitativa egenskaper, och även studera fenomenet med cirkulära processer som har samma parametrar vid de initiala och sista punkterna.
Introduktion
Termodynamiska processer är fenomen där det sker en makroskopisk förändring av termodynamiken i hela systemet. Förekomsten av en skillnad mellan det initiala och slutliga tillståndet kallas en elementär process, men det är nödvändigt att denna skillnad är oändligt liten. Området av rymden inom vilket detta fenomen inträffar kallas arbetskroppen.
Baserat på typen av stabilitet kan man skilja mellan jämvikt och icke-jämvikt. Jämviktsmekanismen är en process där alla typer av tillstånd som systemet flödar genom är relaterade till jämviktstillståndet. Implementeringen av sådana processer sker när förändringen går ganska långsamt, eller, med andra ord, fenomenet är av kvasistatisk karaktär.
Fenomentermisk typ kan delas in i reversibla och irreversibla termodynamiska processer. Reversibla mekanismer är de där möjligheten realiseras att utföra processen i motsatt riktning, med samma mellanliggande tillstånd.
Adiabatisk värmeöverföring
Det adiabatiska sättet att överföra värme är en termodynamisk process som sker i makrokosmos skala. En annan egenskap är bristen på värmeväxling med utrymmet runt.
Storskalig forskning om denna process går tillbaka till början av artonhundratalet.
Adiabatiska typer av processer är ett specialfall av den polytropiska formen. Detta beror på det faktum att i denna form är gasvärmekapaciteten noll, vilket betyder att det är ett konstant värde. Det är möjligt att vända en sådan process endast om det finns en jämviktspunkt för alla ögonblick i tiden. Förändringar i entropiindexet observeras inte i detta fall eller går för långsamt. Det finns ett antal författare som känner igen adiabatiska processer endast i reversibla processer.
Termodynamisk process av en gas av ide altyp i form av ett adiabatiskt fenomen beskriver Poissons ekvation.
Isokoriskt system
Den isokoriska mekanismen är en termodynamisk process baserad på en konstant volym. Det kan observeras i gaser eller vätskor som har värmts upp tillräckligt i ett kärl med konstant volym.
Termodynamisk process av en idealisk gas i isokorisk form, tillåter molekylerbibehålla proportioner i förhållande till temperatur. Detta beror på Charles lag. För riktiga gaser gäller inte denna vetenskapsdogm.
Isobar-system
Det isobariska systemet presenteras som en termodynamisk process som sker i närvaro av ett konstant tryck utanför. I.p.-flöde i en tillräckligt långsam takt, vilket gör att trycket i systemet kan anses vara konstant och motsvarande det yttre trycket, kan anses reversibelt. Sådana fenomen inkluderar också det fall då förändringen i den ovannämnda processen fortskrider i en låg hastighet, vilket gör det möjligt att betrakta tryckkonstanten.
Utför I.p. möjligt i ett system som tillförs (eller tas bort) till värmen dQ. För att göra detta är det nödvändigt att utöka arbetet Pdv och ändra den interna typen av energi dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Ändringar i entropinivå – dS, T – absolut värde för temperaturen.
Termodynamiska processer för idealgaser i det isobariska systemet bestämmer proportionaliteten mellan volym och temperatur. Verkliga gaser kommer att använda upp en viss mängd värme för att göra förändringar i den genomsnittliga energitypen. Arbetet med ett sådant fenomen är lika med produkten av yttre tryck och volymförändringar.
Isotermiskt fenomen
En av de viktigaste termodynamiska processerna är dess isotermiska form. Det förekommer i fysiska system med konstant temperatur.
För att inse detta fenomensystemet överförs som regel till en termostat med en enorm värmeledningsförmåga. Det ömsesidiga värmeutbytet fortskrider med en tillräcklig hastighet för att överta hastigheten i själva processen. Systemets temperaturnivå går nästan inte att skilja från termostatavläsningarna.
Det är också möjligt att utföra processen av isotermisk natur med hjälp av kylflänsar och (eller) källor, och kontrollera temperaturkonstansen med termometrar. Ett av de vanligaste exemplen på detta fenomen är kokning av vätskor under konstant tryck.
Isentropiskt fenomen
Den isentropiska formen av termiska processer fortskrider under förhållanden med konstant entropi. Mekanismer av termisk natur kan erhållas med Clausius-ekvationen för reversibla processer.
Endast reversibla adiabatiska processer kan kallas isentropiska. Clausius-ojämlikheten säger att irreversibla typer av termiska fenomen inte kan inkluderas här. Entropins beständighet kan emellertid också observeras i ett irreversibelt termiskt fenomen, om arbetet i den termodynamiska processen på entropin görs på ett sådant sätt att den omedelbart avlägsnas. Om man tittar på termodynamiska diagram kan linjer som representerar isentropiska processer hänvisas till som adiabater eller isentroper. Oftare tillgriper de förnamnet, vilket orsakas av oförmågan att korrekt avbilda linjerna på diagrammet som kännetecknar processen av oåterkallelig natur. Förklaringen och ytterligare exploatering av isentropiska processer är av stor betydelse.värde, eftersom det ofta används för att uppnå mål, praktisk och teoretisk kunskap.
Isenthalpi typ av process
Isenthalpiprocess är ett termiskt fenomen som observeras i närvaro av konstant entalpi. Beräkningar av dess indikator görs tack vare formeln: dH=dU + d(pV).
Enthalpy är en parameter som kan användas för att karakterisera ett system där förändringar inte observeras vid återgång till det omvända tillståndet av själva systemet och följaktligen är lika med noll.
Fenomenet isentalpi värmeöverföring kan till exempel visa sig i den termodynamiska processen av gaser. När molekyler, till exempel etan eller butan, "klämmer" sig genom en skiljevägg med porös struktur, och värmeväxling mellan gasen och värmen runt omkring observeras inte. Detta kan observeras i Joule-Thomson-effekten som används i processen för att erhålla ultralåga temperaturer. Isentalpiprocesser är värdefulla eftersom de gör det möjligt att sänka temperaturen i miljön utan att slösa energi.
polytropisk form
Ett kännetecken för en polytrop process är dess förmåga att ändra de fysiska parametrarna i systemet, men lämna värmekapacitetsindex (C) konstant. Diagram som visar termodynamiska processer i denna form kallas polytropiska. Ett av de enklaste exemplen på reversibilitet återspeglas i idealgaser och bestäms med hjälp av ekvationen: pV =const. P - tryckindikatorer, V - volymetriskt värde för gas.
Process ring
Termodynamiska system och processer kan bilda cykler som har en cirkulär form. De har alltid identiska indikatorer i de initiala och slutliga parametrarna som utvärderar kroppens tillstånd. Sådana kvalitativa egenskaper inkluderar övervakning av tryck, entropi, temperatur och volym.
Den termodynamiska cykeln befinner sig i uttrycket av en modell av en process som sker i verkliga termiska mekanismer som omvandlar värme till mekaniskt arbete.
Arbetskroppen är en del av komponenterna i varje sådan maskin.
En reversibel termodynamisk process presenteras som en cykel, som har vägar både framåt och bakåt. Dess position ligger i ett slutet system. Den totala koefficienten för systementropi ändras inte med upprepningen av varje cykel. För en mekanism där värmeöverföring endast sker mellan en värme- eller kylapparat och en arbetsvätska, är reversibilitet endast möjlig med Carnot-cykeln.
Det finns ett antal andra cykliska fenomen som bara kan vändas när införandet av en extra värmereservoar uppnås. Sådana källor kallas regeneratorer.
En analys av de termodynamiska processer under vilka regenerering sker visar oss att de alla är vanliga i Reutlinger-cykeln. Det har bevisats genom ett antal beräkningar och experiment att den reversibla cykeln har den högsta effektiviteten.
