V tomto článku sa budeme zaoberať termodynamickými procesmi. Poďme sa zoznámiť s ich odrodami a kvalitatívnymi charakteristikami a tiež študovať fenomén kruhových procesov, ktoré majú rovnaké parametre v počiatočných a konečných bodoch.
Úvod
Termodynamické procesy sú javy, pri ktorých dochádza k makroskopickej zmene termodynamiky celého systému. Prítomnosť rozdielu medzi počiatočným a konečným stavom sa nazýva elementárny proces, ale je potrebné, aby tento rozdiel bol nekonečne malý. Oblasť priestoru, v ktorej sa tento jav vyskytuje, sa nazýva pracovné telo.
Na základe typu stability je možné rozlíšiť medzi rovnovážnym a nerovnovážnym. Rovnovážny mechanizmus je proces, pri ktorom všetky typy stavov, ktorými systém preteká, súvisia s rovnovážnym stavom. Implementácia takýchto procesov nastáva vtedy, keď zmena prebieha pomerne pomaly, alebo inými slovami, jav má kvázistatický charakter.
Fenoménytepelného typu možno rozdeliť na reverzibilné a nevratné termodynamické procesy. Reverzibilné mechanizmy sú tie, v ktorých je realizovaná možnosť uskutočniť proces v opačnom smere s použitím rovnakých medzistavov.
Adiabatický prenos tepla
Adiabatický spôsob prenosu tepla je termodynamický proces prebiehajúci na úrovni makrokozmu. Ďalšou charakteristikou je nedostatočná výmena tepla s priestorom okolo.
Rozsiahly výskum tohto procesu sa datuje na začiatok osemnásteho storočia.
Adiabatické typy procesov sú špeciálnym prípadom polytropnej formy. Je to spôsobené tým, že v tejto forme je tepelná kapacita plynu nulová, čo znamená, že je konštantná. Takýto proces je možné zvrátiť len vtedy, ak existuje bod rovnováhy všetkých momentov v čase. Zmeny v indexe entropie sa v tomto prípade nepozorujú alebo postupujú príliš pomaly. Existuje množstvo autorov, ktorí rozoznávajú adiabatické procesy iba pri reverzibilných.
Termodynamický proces ideálneho typu plynu vo forme adiabatického javu popisuje Poissonovu rovnicu.
Izochorický systém
Izochorický mechanizmus je termodynamický proces založený na konštantnom objeme. Dá sa pozorovať v plynoch alebo kvapalinách, ktoré boli dostatočne zohriate v nádobe s konštantným objemom.
Termodynamický proces ideálneho plynu v izochorickej forme umožňuje molekulyudržiavať proporcie vo vzťahu k teplote. Je to kvôli Charlesovmu zákonu. Pre skutočné plyny táto vedecká dogma neplatí.
Isobar system
Izobarický systém je prezentovaný ako termodynamický proces, ktorý sa vyskytuje v prítomnosti konštantného vonkajšieho tlaku. I.p. prietok dostatočne pomalým tempom, ktoré umožňuje, aby sa tlak v systéme považoval za konštantný a zodpovedajúci vonkajšiemu tlaku, možno považovať za reverzibilný. Medzi takéto javy patrí aj prípad, keď zmena vyššie uvedeného procesu prebieha nízkou rýchlosťou, čo umožňuje považovať tlakovú konštantu.
Vykonajte I.p. možné v systéme privádzanom (alebo odvádzanom) do tepelného dQ. K tomu je potrebné rozšíriť prácu Pdv a zmeniť vnútorný typ energie dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Zmeny úrovne entropie – dS, T – absolútna hodnota teploty.
Termodynamické procesy ideálnych plynov v izobarickom systéme určujú úmernosť objemu k teplote. Skutočné plyny spotrebujú určité množstvo tepla na zmenu priemerného typu energie. Práca takéhoto javu sa rovná súčinu vonkajšieho tlaku a zmien objemu.
Izotermický jav
Jedným z hlavných termodynamických procesov je jeho izotermická forma. Vyskytuje sa vo fyzikálnych systémoch s konštantnou teplotou.
Uvedomiť si tento fenoménsystém sa spravidla prenáša na termostat s veľkou tepelnou vodivosťou. Vzájomná výmena tepla prebieha dostatočnou rýchlosťou, aby predbehla rýchlosť samotného procesu. Úroveň teploty systému je takmer na nerozoznanie od hodnôt na termostate.
Je tiež možné uskutočniť proces izotermickej povahy s použitím chladičov a (alebo) zdrojov, pričom sa teplotná stálosť kontroluje pomocou teplomerov. Jedným z najbežnejších príkladov tohto javu je varenie kvapalín pod konštantným tlakom.
Izentropický fenomén
Izentropická forma tepelných procesov prebieha v podmienkach konštantnej entropie. Mechanizmy tepelnej povahy možno získať pomocou Clausiovej rovnice pre reverzibilné procesy.
Izentropické možno nazvať iba reverzibilné adiabatické procesy. Clausiova nerovnosť hovorí, že sem nemožno zahrnúť nezvratné typy tepelných javov. Stálosť entropie však možno pozorovať aj pri nezvratnom tepelnom jave, ak sa práca v termodynamickom procese na entropii vykoná tak, že sa okamžite odstráni. Pri pohľade na termodynamické diagramy môžu byť čiary predstavujúce izoentropické procesy označené ako adiabaty alebo izoentropy. Častejšie sa uchyľujú k krstnému menu, čo je spôsobené neschopnosťou správne zobraziť čiary na diagrame charakterizujúce proces nezvratnej povahy. Vysvetlenie a ďalšie využitie izoentropických procesov má veľký význam.hodnota, pretože sa často používa pri dosahovaní cieľov, praktických a teoretických vedomostí.
Izenthalpický typ procesu
Izenthalpický proces je tepelný jav pozorovaný v prítomnosti konštantnej entalpie. Výpočty jeho ukazovateľa sa robia podľa vzorca: dH=dU + d(pV).
Entalpia je parameter, ktorý možno použiť na charakterizáciu systému, v ktorom zmeny nie sú pozorované pri návrate do reverzného stavu samotného systému, a preto sú rovné nule.
Izenthalpický jav prenosu tepla sa môže prejaviť napríklad v termodynamickom procese plynov. Keď sa molekuly, napríklad etán alebo bután, "pretlačia" cez priečku s poréznou štruktúrou a výmena tepla medzi plynom a okolitým teplom nie je pozorovaná. To možno pozorovať na Joule-Thomsonovom efekte použitom v procese získavania ultranízkych teplôt. Izenthalpické procesy sú cenné, pretože umožňujú znížiť teplotu v prostredí bez plytvania energiou.
Polytropický tvar
Charakteristikou polytropického procesu je jeho schopnosť meniť fyzikálne parametre systému, ale ponechať index tepelnej kapacity (C) konštantný. Diagramy, ktoré zobrazujú termodynamické procesy v tejto forme, sa nazývajú polytropické. Jeden z najjednoduchších príkladov reverzibility sa odráža v ideálnych plynoch a je určený pomocou rovnice: pV =konšt. P - indikátory tlaku, V - objemová hodnota plynu.
Procesný kruh
Termodynamické systémy a procesy môžu vytvárať cykly, ktoré majú kruhový tvar. Vždy majú identické ukazovatele v počiatočných a konečných parametroch, ktoré hodnotia stav tela. Medzi takéto kvalitatívne charakteristiky patrí monitorovanie tlaku, entropie, teploty a objemu.
Termodynamický cyklus sa nachádza vo vyjadrení modelu procesu prebiehajúceho v skutočných tepelných mechanizmoch, ktoré premieňajú teplo na mechanickú prácu.
Pracovný orgán je súčasťou komponentov každého takéhoto stroja.
Reverzibilný termodynamický proces je prezentovaný ako cyklus, ktorý má cesty dopredu aj dozadu. Jeho poloha spočíva v uzavretom systéme. Celkový koeficient entropie systému sa pri opakovaní každého cyklu nemení. Pre mechanizmus, v ktorom dochádza k prenosu tepla iba medzi vykurovacím alebo chladiacim zariadením a pracovnou tekutinou, je reverzibilita možná len s Carnotovým cyklom.
Existuje množstvo ďalších cyklických javov, ktoré možno zvrátiť len vtedy, keď sa dosiahne zavedenie dodatočného zásobníka tepla. Takéto zdroje sa nazývajú regenerátory.
Analýza termodynamických procesov, počas ktorých dochádza k regenerácii, nám ukazuje, že všetky sú bežné v Reutlingerovom cykle. Množstvom výpočtov a experimentov bolo dokázané, že reverzibilný cyklus má najvyšší stupeň účinnosti.
