V tomto článku se budeme zabývat termodynamickými procesy. Pojďme se seznámit s jejich odrůdami a kvalitativními charakteristikami a také studovat fenomén kruhových procesů, které mají stejné parametry v počátečních a konečných bodech.
Úvod
Termodynamické procesy jsou jevy, při kterých dochází k makroskopické změně termodynamiky celého systému. Přítomnost rozdílu mezi počátečním a konečným stavem se nazývá elementární proces, ale je nutné, aby tento rozdíl byl nekonečně malý. Prostorová oblast, ve které k tomuto jevu dochází, se nazývá pracovní tělo.
Na základě typu stability lze rozlišovat mezi rovnovážným a nerovnovážným stavem. Rovnovážný mechanismus je proces, ve kterém všechny typy stavů, kterými systém protéká, souvisí s rovnovážným stavem. K implementaci takových procesů dochází, když změna probíhá dosti pomalu, nebo, jinými slovy, jev má kvazistatický charakter.
Fenoménytepelného typu lze rozdělit na vratné a nevratné termodynamické procesy. Reverzibilní mechanismy jsou ty, ve kterých je realizována možnost provést proces v opačném směru za použití stejných mezistavů.
Adiabatický přenos tepla
Adiabatický způsob přenosu tepla je termodynamický proces probíhající v měřítku makrokosmu. Další charakteristikou je nedostatečná výměna tepla s prostorem kolem.
Rozsáhlý výzkum tohoto procesu sahá až do začátku osmnáctého století.
Adiabatické typy procesů jsou zvláštním případem polytropní formy. To je způsobeno skutečností, že v této formě je tepelná kapacita plynu nulová, což znamená, že je konstantní. Takový proces je možné zvrátit pouze tehdy, existuje-li bod rovnováhy všech okamžiků v čase. Změny v indexu entropie v tomto případě nejsou pozorovány nebo postupují příliš pomalu. Existuje řada autorů, kteří rozeznávají adiabatické procesy pouze u vratných.
Termodynamický proces ideálního typu plynu ve formě adiabatického jevu popisuje Poissonovu rovnici.
Izochorický systém
Izochorický mechanismus je termodynamický proces založený na konstantním objemu. Lze ji pozorovat v plynech nebo kapalinách, které byly dostatečně zahřáté v nádobě s konstantním objemem.
Termodynamický proces ideálního plynu v izochorické formě umožňuje molekulyudržovat proporce ve vztahu k teplotě. To je způsobeno Karlovým zákonem. Pro skutečné plyny toto vědecké dogma neplatí.
Isobar system
Izobarický systém je prezentován jako termodynamický proces, ke kterému dochází za přítomnosti konstantního venkovního tlaku. I.p. průtok dostatečně pomalým tempem, umožňujícím, aby tlak v systému byl považován za konstantní a odpovídající vnějšímu tlaku, lze považovat za reverzibilní. Mezi takové jevy také patří případ, kdy změna ve výše uvedeném procesu probíhá nízkou rychlostí, což umožňuje uvažovat tlakovou konstantu.
Proveďte I.p. možné v systému přiváděném (nebo odváděném) do tepelného dQ. K tomu je nutné rozšířit pracovní Pdv a změnit vnitřní typ energie dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Změny úrovně entropie – dS, T – absolutní hodnota teploty.
Termodynamické procesy ideálních plynů v izobarickém systému určují úměrnost objemu s teplotou. Skutečné plyny spotřebují určité množství tepla k provedení změn průměrného typu energie. Práce takového jevu se rovná součinu vnějšího tlaku a změn objemu.
Izotermický jev
Jedním z hlavních termodynamických procesů je jeho izotermická forma. Vyskytuje se ve fyzických systémech s konstantní teplotou.
Uvědomit si tento fenoménsystém se zpravidla přenáší na termostat s velkou tepelnou vodivostí. Vzájemná výměna tepla probíhá dostatečně rychle, aby předstihla rychlost samotného procesu. Úroveň teploty systému je téměř k nerozeznání od údajů na termostatu.
Je také možné provádět proces izotermické povahy s použitím chladičů a (nebo) zdrojů, s kontrolou stálosti teploty pomocí teploměrů. Jedním z nejběžnějších příkladů tohoto jevu je vaření kapalin pod konstantním tlakem.
Isentropický jev
Izentropická forma tepelných procesů probíhá za podmínek konstantní entropie. Mechanismy tepelné povahy lze získat pomocí Clausiovy rovnice pro vratné procesy.
Izentropní lze nazvat pouze reverzibilní adiabatické procesy. Clausiova nerovnost říká, že sem nelze zahrnout nevratné typy tepelných jevů. Stálost entropie lze však pozorovat i při nevratném tepelném jevu, je-li práce v termodynamickém procesu na entropii vykonána tak, že je okamžitě odstraněna. Při pohledu na termodynamické diagramy mohou být čáry představující isentropické procesy označovány jako adiabaty nebo isentropy. Častěji se uchylují k křestnímu jménu, což je způsobeno neschopností správně zobrazit čáry na diagramu charakterizující proces nevratné povahy. Velký význam má vysvětlení a další využití izoentropických procesů.hodnota, jak se často používá při dosahování cílů, praktických a teoretických znalostí.
Izenthalpický typ procesu
Proces isenthalpie je tepelný jev pozorovaný v přítomnosti konstantní entalpie. Výpočty jeho ukazatele se provádějí podle vzorce: dH=dU + d(pV).
Entalpie je parametr, který lze použít k charakterizaci systému, ve kterém nejsou změny pozorovány při návratu do reverzního stavu samotného systému, a proto jsou rovny nule.
Jev isenthalpie přenosu tepla se může projevit např. v termodynamickém procesu plynů. Když se molekuly, například etan nebo butan, "protlačí" přepážkou s porézní strukturou a výměna tepla mezi plynem a teplem kolem není pozorována. To lze pozorovat na Joule-Thomsonově jevu používaném v procesu získávání ultranízkých teplot. Procesy isenthalpie jsou cenné, protože umožňují snížit teplotu v prostředí bez plýtvání energií.
Polytropní forma
Charakteristikou polytropního procesu je jeho schopnost měnit fyzikální parametry systému, ale ponechat index tepelné kapacity (C) konstantní. Diagramy, které zobrazují termodynamické procesy v této podobě, se nazývají polytropické. Jeden z nejjednodušších příkladů vratnosti se odráží v ideálních plynech a je určen pomocí rovnice: pV =konst. P - indikátory tlaku, V - objemová hodnota plynu.
Process ring
Termodynamické systémy a procesy mohou vytvářet cykly, které mají kruhový tvar. Vždy mají shodné ukazatele v počátečních a konečných parametrech, které hodnotí stav těla. Mezi takové kvalitativní charakteristiky patří monitorování tlaku, entropie, teploty a objemu.
Termodynamický cyklus se nachází ve vyjádření modelu procesu probíhajícího ve skutečných tepelných mechanismech, které přeměňují teplo na mechanickou práci.
Pracovní tělo je součástí součástí každého takového stroje.
Reverzibilní termodynamický proces je prezentován jako cyklus, který má cesty vpřed i vzad. Jeho poloha leží v uzavřeném systému. Celkový koeficient entropie systému se s opakováním každého cyklu nemění. U mechanismu, ve kterém dochází k přenosu tepla pouze mezi topným nebo chladicím zařízením a pracovní tekutinou, je reverzibilita možná pouze s Carnotovým cyklem.
Existuje řada dalších cyklických jevů, které lze zvrátit pouze tehdy, když se dosáhne zavedení dodatečného zásobníku tepla. Takové zdroje se nazývají regenerátory.
Analýza termodynamických procesů, během kterých dochází k regeneraci, nám ukazuje, že všechny jsou běžné v Reutlingerově cyklu. Bylo prokázáno řadou výpočtů a experimentů, že reverzibilní cyklus má nejvyšší stupeň účinnosti.
