В тази статия ще разгледаме термодинамичните процеси. Нека се запознаем с техните разновидности и качествени характеристики, а също и да проучим феномена на кръгови процеси, които имат едни и същи параметри в началната и крайната точки.
Въведение
Термодинамичните процеси са явления, при които има макроскопична промяна в термодинамиката на цялата система. Наличието на разлика между началното и крайното състояние се нарича елементарен процес, но е необходимо тази разлика да бъде безкрайно малка. Областта на пространството, в която се случва това явление, се нарича работно тяло.
Въз основа на типа стабилност може да се направи разлика между равновесна и неравновесна. Равновесният механизъм е процес, при който всички видове състояния, през които протича системата, са свързани с равновесното състояние. Реализацията на такива процеси се случва, когато промяната протича доста бавно или, с други думи, явлението е от квазистатичен характер.
Феноменитермичният тип може да се раздели на обратими и необратими термодинамични процеси. Обратимите механизми са тези, при които е реализирана възможността процесът да се извърши в обратна посока, като се използват същите междинни състояния.
Адиабатен топлопренос
Адиабатният начин на пренос на топлина е термодинамичен процес, протичащ в мащаба на макрокосмоса. Друга характеристика е липсата на топлообмен с пространството наоколо.
Мащабните изследвания на този процес датират от началото на осемнадесети век.
Адиабатните типове процеси са частен случай на политропната форма. Това се дължи на факта, че в тази форма топлинният капацитет на газа е нула, което означава, че е постоянна стойност. Възможно е да се обърне такъв процес само ако има точка на равновесие на всички моменти от времето. Промените в ентропийния индекс в този случай не се наблюдават или протичат твърде бавно. Има редица автори, които разпознават адиабатните процеси само в обратими.
Термодинамичният процес на газ от идеален тип под формата на адиабатно явление описва уравнението на Поасон.
Изохорна система
Изохорният механизъм е термодинамичен процес, базиран на постоянен обем. Може да се наблюдава в газове или течности, които са били достатъчно нагрети в съд с постоянен обем.
Термодинамичен процес на идеален газ в изохорна форма, позволява молекулиподдържат пропорции по отношение на температурата. Това се дължи на закона на Чарлз. За истинските газове тази научна догма не важи.
Изобарна система
Изобарната система е представена като термодинамичен процес, който протича при наличие на постоянно налягане отвън. I.p. поток при достатъчно бавно темпо, което позволява налягането в системата да се счита за постоянно и съответстващо на външното налягане, може да се счита за обратимо. Също така, такива явления включват случая, в който промяната в гореспоменатия процес протича с ниска скорост, което дава възможност да се счита за константа на налягането.
Изпълнете I.p. възможно в система, захранвана (или отстранена) към топлината dQ. За да направите това, е необходимо да разширите работата Pdv и да промените вътрешния тип енергия dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Промени в нивото на ентропия – dS, T – абсолютна стойност на температурата.
Термодинамичните процеси на идеалните газове в изобарната система определят пропорционалността на обема с температурата. Истинските газове ще изразходват определено количество топлина, за да направят промени в средния тип енергия. Работата на такова явление е равна на произведението на външното налягане и промените в обема.
Изотермичен феномен
Един от основните термодинамични процеси е неговата изотермична форма. Среща се във физически системи, с постоянна температура.
За да осъзнаем този феноменсистемата, като правило, се прехвърля на термостат с огромна топлопроводимост. Взаимният топлообмен протича с достатъчна скорост, за да изпревари скоростта на самия процес. Температурното ниво на системата е почти неразличимо от показанията на термостата.
Възможно е също така да се извърши процес от изотермичен характер с помощта на радиатори и (или) източници, като се контролира постоянството на температурата с помощта на термометри. Един от най-често срещаните примери за това явление е кипенето на течности при постоянно налягане.
Изентропичен феномен
Изентропичната форма на топлинните процеси протича в условия на постоянна ентропия. Механизми от термичен характер могат да бъдат получени с помощта на уравнението на Клаузиус за обратими процеси.
Само обратими адиабатни процеси могат да бъдат наречени изоентропични. Неравенството на Клаузиус гласи, че необратими видове топлинни явления не могат да бъдат включени тук. Въпреки това, постоянството на ентропията може да се наблюдава и при необратимо термично явление, ако работата в термодинамичния процес върху ентропията се извършва по такъв начин, че тя незабавно се отстранява. Разглеждайки термодинамичните диаграми, линиите, представляващи изоентропични процеси, могат да бъдат посочени като адиабати или изентропи. По-често те прибягват до първото име, което е причинено от невъзможността да се изобразят правилно линиите на диаграмата, характеризиращи процеса с необратим характер. Обяснението и по-нататъшното използване на изоентропичните процеси са от голямо значение.стойност, тъй като често се използва за постигане на цели, практически и теоретични знания.
Изенталпийски тип процес
Изенталпийният процес е термично явление, наблюдавано при наличие на постоянна енталпия. Изчисленията на неговия индикатор се правят благодарение на формулата: dH=dU + d(pV).
Енталпията е параметър, който може да се използва за характеризиране на система, в която не се наблюдават промени при връщане в обратно състояние на самата система и съответно са равни на нула.
Изенталпийният феномен на пренос на топлина може, например, да се прояви в термодинамичния процес на газовете. Когато молекулите, например, етан или бутан, "изстискват" през преграда с пореста структура и топлообменът между газа и топлината наоколо не се наблюдава. Това може да се наблюдава в ефекта на Джоул-Томсън, използван в процеса на получаване на свръхниски температури. Изенталпийните процеси са ценни, защото позволяват да се понижи температурата в околната среда, без да се губи енергия.
Политропична форма
Характеристика на политропния процес е способността му да променя физическите параметри на системата, но да остави индекса на топлинния капацитет (C) постоянен. Диаграмите, които показват термодинамични процеси в тази форма, се наричат политропни. Един от най-простите примери за обратимост е отразен в идеалните газове и се определя с помощта на уравнението: pV =const. P - индикатори за налягане, V - обемна стойност на газа.
Обработващ пръстен
Термодинамичните системи и процеси могат да образуват цикли, които имат кръгла форма. Те винаги имат идентични показатели в началните и крайните параметри, които оценяват състоянието на тялото. Такива качествени характеристики включват контролно налягане, ентропия, температура и обем.
Термодинамичният цикъл се намира в израз на модел на процес, протичащ в реални термични механизми, които превръщат топлината в механична работа.
Работното тяло е част от компонентите на всяка такава машина.
Обратим термодинамичен процес е представен като цикъл, който има пътища както напред, така и назад. Позицията му е в затворена система. Общият коефициент на ентропията на системата не се променя с повторението на всеки цикъл. За механизъм, при който топлопреминаването се осъществява само между нагревателен или хладилен апарат и работен флуид, обратимост е възможна само с цикъла на Карно.
Има редица други циклични явления, които могат да бъдат обърнати само когато се достигне въвеждането на допълнителен резервоар за топлина. Такива източници се наричат регенератори.
Анализ на термодинамичните процеси, по време на които се случва регенерацията, ни показва, че всички те са често срещани в цикъла на Ройтлингер. Доказано е от редица изчисления и експерименти, че обратимият цикъл има най-висока степен на ефективност.
