In hierdie artikel sal ons termodinamiese prosesse oorweeg. Kom ons maak kennis met hul variëteite en kwalitatiewe eienskappe, en bestudeer ook die verskynsel van sirkulêre prosesse wat dieselfde parameters by die begin- en finale punte het.
Inleiding
Termodinamiese prosesse is verskynsels waarin daar 'n makroskopiese verandering in die termodinamika van die hele sisteem is. Die teenwoordigheid van 'n verskil tussen die aanvanklike en finale toestand word 'n elementêre proses genoem, maar dit is nodig dat hierdie verskil oneindig klein is. Die area van die ruimte waarbinne hierdie verskynsel voorkom, word die werkende liggaam genoem.
Op grond van die tipe stabiliteit, kan 'n mens onderskei tussen ewewig en nie-ewewig. Die ewewigsmeganisme is 'n proses waarin alle tipe toestande waardeur die sisteem vloei verband hou met die ewewigstoestand. Die implementering van sulke prosesse vind plaas wanneer die verandering taamlik stadig verloop, of, met ander woorde, die verskynsel van 'n kwasi-statiese aard is.
Fenomenatermiese tipe kan verdeel word in omkeerbare en onomkeerbare termodinamiese prosesse. Omkeerbare meganismes is dié waarin die moontlikheid gerealiseer word om die proses in die teenoorgestelde rigting uit te voer, deur dieselfde tussentoestande te gebruik.
Adiabatiese hitte-oordrag
Die adiabatiese manier van hitte-oordrag is 'n termodinamiese proses wat op die skaal van die makrokosmos plaasvind. Nog 'n kenmerk is die gebrek aan hitte-uitruiling met die spasie rondom.
Grootskaalse navorsing oor hierdie proses dateer terug na die begin van die agtiende eeu.
Adiabatiese tipes prosesse is 'n spesiale geval van die politropiese vorm. Dit is te wyte aan die feit dat in hierdie vorm die gashittekapasiteit nul is, wat beteken dat dit 'n konstante waarde is. Dit is moontlik om so 'n proses slegs om te keer as daar 'n ewewigspunt van alle oomblikke in tyd is. Veranderinge in die entropie-indeks word nie in hierdie geval waargeneem nie of gaan te stadig voort. Daar is 'n aantal skrywers wat adiabatiese prosesse slegs in omkeerbare prosesse herken.
Termodinamiese proses van 'n ideale tipe gas in die vorm van 'n adiabatiese verskynsel beskryf die Poisson-vergelyking.
Isochoriese stelsel
Die isochoriese meganisme is 'n termodinamiese proses gebaseer op 'n konstante volume. Dit kan waargeneem word in gasse of vloeistowwe wat voldoende verhit is in 'n houer met 'n konstante volume.
Termodinamiese proses van 'n ideale gas in isochoriese vorm, laat molekules toehandhaaf verhoudings in verhouding tot temperatuur. Dit is as gevolg van Charles se wet. Vir regte gasse is hierdie dogma van die wetenskap nie van toepassing nie.
Isobar-stelsel
Die isobariese stelsel word voorgestel as 'n termodinamiese proses wat plaasvind in die teenwoordigheid van 'n konstante druk buite. I.p. vloei teen 'n voldoende stadige pas, wat toelaat dat die druk binne die sisteem as konstant beskou word en ooreenstem met die eksterne druk, kan as omkeerbaar beskou word. Sulke verskynsels sluit ook die geval in waarin die verandering in die bogenoemde proses teen 'n lae tempo verloop, wat dit moontlik maak om die druk konstant te beskou.
Voer I.p. moontlik in 'n stelsel wat aan die hitte dQ verskaf (of verwyder word). Om dit te doen, is dit nodig om die werk Pdv uit te brei en die interne tipe energie dU, T.
te verander
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Veranderinge in entropievlak – dS, T – absolute waarde van temperatuur.
Termodinamiese prosesse van ideale gasse in die isobariese sisteem bepaal die proporsionaliteit van volume met temperatuur. Werklike gasse sal 'n sekere hoeveelheid hitte gebruik om veranderinge in die gemiddelde tipe energie te maak. Die werk van so 'n verskynsel is gelyk aan die produk van eksterne druk en veranderinge in volume.
Isotermiese verskynsel
Een van die belangrikste termodinamiese prosesse is die isotermiese vorm daarvan. Dit kom voor in fisiese stelsels, met 'n konstante temperatuur.
Om hierdie verskynsel te besefdie stelsel word as 'n reël oorgedra na 'n termostaat, met 'n groot termiese geleidingsvermoë. Die onderlinge uitruiling van hitte verloop teen 'n voldoende tempo om die tempo van die proses self verby te steek. Die temperatuurvlak van die stelsel is amper nie te onderskei van die termostaatlesings nie.
Dit is ook moontlik om die proses van 'n isotermiese aard uit te voer met behulp van heatsinks en (of) bronne, wat die temperatuurkonstantheid met termometers beheer. Een van die mees algemene voorbeelde van hierdie verskynsel is die kook van vloeistowwe onder konstante druk.
Isentropiese verskynsel
Die isentropiese vorm van termiese prosesse verloop onder toestande van konstante entropie. Meganismes van 'n termiese aard kan verkry word deur die Clausius-vergelyking vir omkeerbare prosesse te gebruik.
Slegs omkeerbare adiabatiese prosesse kan isentropies genoem word. Die Clausius-ongelykheid stel dat onomkeerbare tipes termiese verskynsels nie hier ingesluit kan word nie. Die konstantheid van entropie kan egter ook in 'n onomkeerbare termiese verskynsel waargeneem word, as die werk in die termodinamiese proses op entropie so gedoen word dat dit onmiddellik verwyder word. As ons na termodinamiese diagramme kyk, kan daar na lyne wat isentropiese prosesse voorstel as adiabate of isentrope verwys word. Hulle wend hulle meer dikwels tot die voornaam, wat veroorsaak word deur die onvermoë om die lyne op die diagram korrek uit te beeld wat die proses van 'n onomkeerbare aard kenmerk. Die verduideliking en verdere ontginning van isentropiese prosesse is van groot belang.waarde, soos dit dikwels gebruik word in die bereiking van doelwitte, praktiese en teoretiese kennis.
Isenthalpie tipe proses
Isenthalpie-proses is 'n termiese verskynsel wat waargeneem word in die teenwoordigheid van konstante entalpie. Berekeninge van sy aanwyser word gemaak danksy die formule: dH=dU + d(pV).
Entalpie is 'n parameter wat gebruik kan word om 'n stelsel te karakteriseer waarin veranderinge nie waargeneem word by terugkeer na die omgekeerde toestand van die stelsel self nie en, dienooreenkomstig, gelyk is aan nul.
Die isentalpie-verskynsel van hitte-oordrag kan hom byvoorbeeld manifesteer in die termodinamiese proses van gasse. Wanneer molekules, byvoorbeeld etaan of butaan, deur 'n afskorting met 'n poreuse struktuur "druk" en hitte-uitruiling tussen die gas en die hitte rondom word nie waargeneem nie. Dit kan waargeneem word in die Joule-Thomson-effek wat gebruik word in die proses om ultra-lae temperature te verkry. Isentalpieprosesse is waardevol omdat dit dit moontlik maak om die temperatuur binne die omgewing te verlaag sonder om energie te mors.
Polytropiese vorm
'n Kenmerk van 'n politropiese proses is sy vermoë om die fisiese parameters van die stelsel te verander, maar laat die hittekapasiteit-indeks (C) konstant. Diagramme wat termodinamiese prosesse in hierdie vorm vertoon, word politropies genoem. Een van die eenvoudigste voorbeelde van omkeerbaarheid word in ideale gasse weerspieël en word bepaal deur die vergelyking te gebruik: pV =konst. P - drukaanwysers, V - volumetriese waarde van gas.
Verwerk ring
Termodinamiese stelsels en prosesse kan siklusse vorm wat 'n sirkelvorm het. Hulle het altyd identiese aanwysers in die aanvanklike en finale parameters wat die toestand van die liggaam evalueer. Sulke kwalitatiewe kenmerke sluit die monitering van druk, entropie, temperatuur en volume in.
Die termodinamiese siklus vind homself in die uitdrukking van 'n model van 'n proses wat plaasvind in werklike termiese meganismes wat hitte in meganiese werk omskakel.
Die werkende liggaam is deel van die komponente van elke sodanige masjien.
'n Omkeerbare termodinamiese proses word aangebied as 'n siklus, wat paaie beide vorentoe en agtertoe het. Sy posisie lê in 'n geslote sisteem. Die totale koëffisiënt van stelselentropie verander nie met die herhaling van elke siklus nie. Vir 'n meganisme waarin hitte-oordrag slegs tussen 'n verhittings- of verkoelingsapparaat en 'n werkvloeistof plaasvind, is omkeerbaarheid slegs moontlik met die Carnot-siklus.
Daar is 'n aantal ander sikliese verskynsels wat slegs omgekeer kan word wanneer die invoering van 'n bykomende reservoir van hitte bereik word. Sulke bronne word heropwekkers genoem.
'n Ontleding van die termodinamiese prosesse waartydens regenerasie plaasvind, wys ons dat hulle almal algemeen in die Reutlinger-siklus voorkom. Dit is deur 'n aantal berekeninge en eksperimente bewys dat die omkeerbare siklus die hoogste graad van doeltreffendheid het.
