Термодинамични процеси. Анализ на термодинамичните процеси. Термодинамични процеси на идеални газове

В тази статия ще разгледаме термодинамичните процеси. Ще се запознаем с техните сортове и качествени характеристики, а също така ще разгледаме явлението кръгови процеси, които имат същите параметри в началните и крайните точки.

въведение

Термодинамичните процеси са явленията, при които има макроскопска промяна в термодинамиката на цялата система. Присъствието на разликата между началното и крайното състояние се нарича елементарен процес, но е необходимо тази разлика да е безкрайна. Областта на пространството, в която се появява това явление, се нарича работното тяло.

Чрез вида на стабилността може да се направи разграничение между равновесие и неравновесие. Равновесният механизъм е процес, при който всички видове състояния, през които системата тече, са свързани с равновесното състояние. Реализирането на такива процеси се случва в случаите, когато промяната е доста бавна, или с други думи феноменът е квазистатичен.

Феноменът на топлинния тип може да бъде разделен на обратими и необратими термодинамични процеси. Към обратимите са механизмите, които правят възможно извършването на процеса в обратна посока, като се използват същите междинни състояния.

Адиабатичен топлопренос

Адиабатичният топлообмен е термодинамичен процес, който се случва в мащаба на макрокосмоса. Друга характеристика е липсата на топлообмен с пространството наоколо.

Широкомащабните изследвания в областта на този процес се връщат в началото на развитието в началото на осемнадесети век.

Адиабатичните видове процеси са специален случай на политропна форма. Това се дължи на факта, че в тази форма газова топлинна мощност се равнява на нула и следователно на постоянна стойност. За да платите такъв процес е възможно само ако е налице точка на равновесие на моменти във времето. Промените в индекса на ентропията не се наблюдават в този случай, или са твърде бавни. Има редица автори, които приемат адиабатични процеси само в обратими такива.

Термодинамичният процес на идеален газ под формата на адиабатичен феномен описва уравнението на Поасон.

Система Isochor

Механизмът на изохоричния тип е термодинамичен процес, базиран на стойност на постоянен обем. Може да се наблюдава в газове или течности, които са достатъчно загрявани в съд, с постоянен обем.

Термодинамичният процес на идеален газ в изохорична форма позволява на молекулите да поддържат пропорциите във връзка с температурата. Това се дължи на закона на Чарлз. За истинските газове тази догма на науката не е приложима.

Изоварична система

Системата на изображението се представя под формата на термодинамичен процес, който се получава, когато има постоянно налягане отвън. Потокът на Ip. при достатъчно бавна скорост, която позволява да се счита, че налягането в системата е постоянно и съответства на индекса на външното налягане, може да се счита за обратимо. Също така, такива явления включват случая, при който промяна в гореспоменатия процес се извършва при ниска скорост, позволяваща да се приеме, че налягането е постоянно.

Изпълнете I.I. възможно е в система, която се захранва (или отклонява) да загрява dQ. За да направите това, трябва да се направи разширение на работата PDV и промяна във вътрешния енергиен тип DU, Т.

• e.dQ, = Pdv + dU = TdS.

Промените в нивото на ентропията са dS, Т е абсолютната стойност на температурата.

Термодинамичните процеси на идеални газове в системата на изображението водят до наличието на пропорционалност на обема с температурата. Реалните газове ще използват определено количество топлина, за да направят промени в средния вид енергия. Работата на такова явление е равна на индекса на продукта на външния натиск, на промените в обема.

Изотермичен феномен

Един от основните термодинамични процеси е неговата изотермична форма. Намира се във физични системи с постоянен температурен индекс.

За да реализира това явление, системата като правило се прехвърля в термостат с огромен индекс на топлопроводимост. Обменът на топлина протича с достатъчна скорост, за да надмине скоростта на самия процес. Нивото на температурата на системата почти не се различава от параметрите на термостата.

Също така е възможно да се извърши процес на изотермичен характер с използването на топлинни поглътители и / или източници, като се следи постоянството на температурата с помощта на термометри. Един от най-честите примери за това явление е врязването на течности при условия на постоянно налягане.

Исентропен феномен

Изентропната форма на термичните процеси се получава при условия на постоянна ентропия. Механизмите на термичната природа могат да бъдат получени като се използва уравнението на Clausius за обратими процеси.

Само обратимите адиабатни процеси могат да бъдат наречени изоентропични. Неравенството на Клаузий твърди, че тук не могат да се лекуват необратими видове топлинни явления. Независимо от това, постоянството на ентропията може да бъде наблюдавано и при необратимо топлинно явление, ако работата в термодинамичния процес над ентропията се извършва по такъв начин, че тя да бъде незабавно отстранена. По отношение на термодинамичните диаграми линиите, представляващи изоентропни процеси, могат да се означават като адиабати или изоентропи. Най-често прибягва до първото име, което се дължи на липсата на възможност за правилно представяне на линиите на диаграмата, характеризиращи процеса на необратима природа. Разясняването и по-нататъшното използване на изентропни процеси са от голямо значение, тъй като често се използват за постигане на цели, практически и теоретични знания.

Процесът на изоенталпията

Исенталпичният процес е термичен феномен, наблюдаван в присъствието на енталпия в постоянно количество. Изчисленията на неговия индекс се правят благодарение на формулата: dH = dU + d (pV).

Енталпията е параметър, чрез който може да се характеризира система, в която не се наблюдават промени в връщането към обратното състояние на самата система и съответно равен на нула.

Исенталпичният феномен на топлообмен може, например, да се прояви в термодинамичния процес на газове. Когато молекулите, например етан или бутан, "стичат" през преграда с пореста структура и не се наблюдава топлообмен на газа с топлина наоколо. Това може да се наблюдава при ефекта на Joule-Thomson, който се използва в процеса на получаване на ултра-ниски температури. Исенталпичните процеси са ценни, защото позволяват да се намали температурата в околната среда, без да се харчи енергия за това.

Политропна форма

Характеристиката на политропния процес е неговата способност да променя физическите параметри на системата, а да запази топлинния капацитет (С) в постоянна стойност. Диаграмите, отразяващи термодинамичните процеси в тази форма, се наричат ​​политропни. Един от най-простите примери за обратимост се отразява в идеалните газове и се определя от уравнението: pV^п= const. P - индекси на налягането, V - обемна стойност на газа.

"Кръгът" на процеса

Термодинамичните системи и процеси могат да формират цикли, които имат кръгла форма. Те винаги имат идентични показатели в началните и крайните параметри, които оценяват състоянието на тялото. Такива качествени характеристики включват наблюдение на налягането, ентропията, температурата и обема.

Термодинамичният цикъл се намира в изразяването на модел на процеса, който се осъществява в реални топлинни механизми, които превръщат топлината в механичен тип.

Работното тяло е част от компонентите на всяка такава машина.

Обратим термодинамичен процес е представен под формата на цикъл, който има пътеки както в посока направо, така и назад. Позицията му е в затворена система. Общият коефициент на ентропията на системата не се променя по време на повторението на всеки цикъл. При механизъм, при който преносът на топлина се осъществява само между отоплително или охлаждащо устройство и работна среда, обратимостта е възможна само при цикъл Carnot.

Съществуват редица други циклични явления, които могат да бъдат отстранени само при въвеждане на допълнителен резервоар с топлина. Такива източници се наричат ​​регенератори.

Анализът на термодинамичните процеси, през които се извършва регенерирането, ни показва, че всички те са общи в цикъла на Reitlinger. Доказано е на редица изчисления и експерименти, че обратимият цикъл има най-висока степен на ефективност.