Ebben a cikkben a termodinamikai folyamatokkal foglalkozunk. Ismerkedjünk meg ezek fajtáival és minőségi jellemzőivel, valamint tanulmányozzuk a körkörös folyamatok jelenségét, amelyek a kezdeti és a végponton azonos paraméterekkel rendelkeznek.
Bevezetés
A termodinamikai folyamatok olyan jelenségek, amelyek során az egész rendszer termodinamikájában makroszkopikus változás következik be. A kezdeti és a végső állapot közötti különbség jelenlétét elemi folyamatnak nevezzük, de szükséges, hogy ez a különbség végtelenül kicsi legyen. Azt a térterületet, amelyen belül ez a jelenség előfordul, munkatestnek nevezzük.
A stabilitás típusa alapján megkülönböztethetünk egyensúlyi és nem egyensúlyi állapotot. Az egyensúlyi mechanizmus egy olyan folyamat, amelyben minden típusú állapot, amelyen keresztül a rendszer áthalad, az egyensúlyi állapothoz kapcsolódik. Az ilyen folyamatok megvalósítása akkor következik be, ha a változás meglehetősen lassan megy végbe, vagy más szóval, a jelenség kvázi statikus jellegű.
Jelenségektermikus típus reverzibilis és irreverzibilis termodinamikai folyamatokra osztható. A reverzibilis mechanizmusok azok, amelyekben megvalósul a folyamat ellenkező irányú végrehajtásának lehetősége, ugyanazon köztes állapotok felhasználásával.
Adiabatikus hőátadás
A hőátadás adiabatikus módja a makrokozmosz léptékében végbemenő termodinamikai folyamat. Egy másik jellemző a hőcsere hiánya a környező térrel.
E folyamat nagyszabású kutatása a tizennyolcadik század elejére nyúlik vissza.
Az adiabatikus folyamattípusok a politropikus forma speciális esetei. Ez annak köszönhető, hogy ebben a formában a gáz hőkapacitása nulla, vagyis állandó érték. Egy ilyen folyamat megfordítása csak akkor lehetséges, ha az összes időpillanatnak van egy egyensúlyi pontja. Az entrópiaindex változása ebben az esetben nem figyelhető meg, vagy túl lassan halad. Számos szerző van, aki csak reverzibilisben ismeri fel az adiabatikus folyamatokat.
Egy ideális típusú gáz termodinamikai folyamata adiabatikus jelenség formájában írja le a Poisson-egyenletet.
Izokór rendszer
Az izokhorikus mechanizmus egy állandó térfogaton alapuló termodinamikai folyamat. Megfigyelhető olyan gázokban vagy folyadékokban, amelyeket állandó térfogatú edényben kellően felmelegítettek.
Ideális gáz termodinamikai folyamata izochor formában, lehetővé teszi a molekuláka hőmérséklethez viszonyított arányok megtartása. Ez Károly törvényének köszönhető. Valódi gázokra ez a tudomány dogmája nem érvényes.
Isobar rendszer
Az izobár rendszert termodinamikai folyamatként mutatják be, amely állandó külső nyomás mellett megy végbe. I.p. áramlás kellően lassú ütemben, lehetővé téve, hogy a rendszeren belüli nyomás állandónak tekinthető és megfeleljen a külső nyomásnak, reverzibilisnek tekinthető. Ilyen jelenségek közé tartozik az az eset is, amikor a fent említett folyamat változása kis sebességgel megy végbe, ami lehetővé teszi a nyomás állandónak tekintését.
Végezze el az I.p. lehetséges olyan rendszerben, amelyet a hő dQ-hoz táplálnak (vagy eltávolítanak). Ehhez szükséges a munka Pdv bővítése és a belső energiatípus dU megváltoztatása, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Az entrópiaszint változásai – dS, T – a hőmérséklet abszolút értéke.
Az ideális gázok termodinamikai folyamatai az izobár rendszerben meghatározzák a térfogat arányát a hőmérséklettel. A valódi gázok bizonyos mennyiségű hőt használnak fel az átlagos energiatípus megváltoztatásához. Egy ilyen jelenség hatása megegyezik a külső nyomás és a térfogatváltozások szorzatával.
Izotermikus jelenség
Az egyik fő termodinamikai folyamat az izoterm formája. Fizikai rendszerekben fordul elő, állandó hőmérséklet mellett.
A jelenség felismeréséheza rendszer általában egy termosztátra kerül, hatalmas hővezető képességgel. A kölcsönös hőcsere elegendő sebességgel megy végbe ahhoz, hogy magát a folyamat sebességét felülmúlja. A rendszer hőmérsékleti szintje szinte megkülönböztethetetlen a termosztát leolvasásától.
Lehetőség van izoterm jellegű folyamat végrehajtására is hűtőbordák és (vagy) források felhasználásával, a hőmérséklet állandóságának szabályozásával hőmérőkkel. Ennek a jelenségnek az egyik leggyakoribb példája a folyadékok állandó nyomáson történő forralása.
Izentropikus jelenség
A termikus folyamatok izentropikus formája állandó entrópia körülményei között megy végbe. A termikus természetű mechanizmusok a reverzibilis folyamatokra vonatkozó Clausius-egyenlet segítségével érhetők el.
Csak reverzibilis adiabatikus folyamatok nevezhetők izentropikusnak. A Clausius-egyenlőtlenség kimondja, hogy a hőjelenségek visszafordíthatatlan típusai nem sorolhatók ide. Az entrópia állandósága azonban egy irreverzibilis termikus jelenségben is megfigyelhető, ha a termodinamikai folyamatban az entrópiával végzett munka úgy történik, hogy az azonnal eltávolítható. A termodinamikai diagramokat tekintve az izentropikus folyamatokat ábrázoló vonalakat adiabátoknak vagy izentropoknak nevezhetjük. Gyakrabban az utónévhez folyamodnak, amit az okoz, hogy nem tudják helyesen ábrázolni a visszafordíthatatlan természetű folyamatot jellemző vonalakat a diagramon. Az izentropikus folyamatok magyarázata és további kiaknázása nagy jelentőséggel bír.érték, mivel gyakran használják a célok elérésében, a gyakorlati és elméleti tudásban.
Isenthalpia típusú folyamat
Az izentalpia folyamat egy állandó entalpia jelenlétében megfigyelhető hőjelenség. Indikátorának kiszámítása a következő képletnek köszönhetően történik: dH=dU + d(pV).
Az entalpia egy olyan rendszer jellemzésére használható paraméter, amelyben a változások nem figyelhetők meg, amikor visszatérünk magának a rendszernek a fordított állapotába, és ennek megfelelően egyenlők nullával.
A hőátadás izentalpia jelensége megnyilvánulhat például a gázok termodinamikai folyamatában. Amikor a molekulák, például az etán vagy a bután "préselnek" át egy porózus szerkezetű válaszfalon, és a gáz és a körülötte lévő hő közötti hőcsere nem figyelhető meg. Ez megfigyelhető az ultraalacsony hőmérséklet eléréséhez használt Joule-Thomson effektusban. Az izentalpia folyamatok értékesek, mert lehetővé teszik a környezet hőmérsékletének csökkentését energiapazarlás nélkül.
Politróp forma
A politropikus folyamat jellemzője, hogy képes megváltoztatni a rendszer fizikai paramétereit, de a hőkapacitási indexet (C) állandóan hagyja. A termodinamikai folyamatokat ebben a formában megjelenítő diagramokat politropikusnak nevezzük. A reverzibilitás egyik legegyszerűbb példája az ideális gázokban tükröződik, és a következő egyenlettel határozható meg: pV =állandó. P - nyomásjelzők, V - a gáz térfogati értéke.
Feldolgozási gyűrű
A termodinamikai rendszerek és folyamatok kör alakú ciklusokat alkothatnak. Mindig azonos mutatókkal rendelkeznek a kezdeti és a végső paraméterekben, amelyek értékelik a test állapotát. Ilyen minőségi jellemzők közé tartozik a nyomás, az entrópia, a hőmérséklet és a térfogat figyelése.
A termodinamikai körfolyamat egy olyan folyamat modelljének kifejezésében találja magát, amely a hőt mechanikai munkává alakító valós termikus mechanizmusokban játszódik le.
A munkatest minden ilyen gép alkatrészeinek része.
Egy reverzibilis termodinamikai folyamat ciklusként jelenik meg, amely előre és hátra is halad. Helyzete egy zárt rendszerben van. A rendszerentrópia teljes együtthatója nem változik az egyes ciklusok ismétlődésével. Egy olyan mechanizmus esetében, amelyben a hőátadás csak a fűtő- vagy hűtőberendezés és a munkaközeg között megy végbe, a visszafordítás csak a Carnot-ciklussal lehetséges.
Számos más ciklikus jelenség is csak akkor fordítható vissza, ha elérjük egy további hőtároló bevezetését. Az ilyen forrásokat regenerátoroknak nevezzük.
A regeneráció során végbemenő termodinamikai folyamatok elemzése azt mutatja, hogy ezek mind gyakoriak a Reutlinger-ciklusban. Számos számítás és kísérlet igazolta, hogy a reverzibilis ciklusnak van a legnagyobb hatékonysága.
