Termodinamični procesi. Analiza termodinamskih procesov. Termodinamični procesi idealnih plinov

V tem članku bomo obravnavali termodinamične procese. Seznanili se bomo s svojimi sortami in kvalitativnimi značilnostmi ter preučili pojav krožnih procesov, ki imajo enake parametre na začetnih in končnih točkah.

Uvod

Termodinamični procesi so pojavi, v katerih se v celotnem sistemu pojavlja makroskopska sprememba termodinamike. Prisotnost razlike med začetnim in končnim stanjem se imenuje elementarni proces, vendar je nujno, da je ta razlika neskončno manjša. Območje prostora, v katerem se pojavi ta pojav, se imenuje delovno telo.

Po vrsti stabilnosti je mogoče razlikovati med ravnovesjem in neravnovesjem. Mehanizem ravnotežja je proces, pri katerem so vse vrste stanja, skozi katere teče sistem, povezana z ravnovesnim stanjem. Uresničitev takih procesov se zgodi v primeru, ko je sprememba precej počasna, ali pa je pojav kvazistatičen.

Pojav toplotnega tipa lahko razdelimo na reverzibilne in ireverzibilne termodinamične procese. Na reverzibilne so mehanizmi, ki omogočajo izvajanje postopka v nasprotni smeri, z uporabo istih vmesnih stanj.

Adiabatski prenos toplote

Adiabatska izmenjava toplote je termodinamični proces, ki se pojavlja na lestvici makrokozma. Druga značilnost je pomanjkanje izmenjave toplote s prostorom.

Obsežne raziskave na področju tega procesa segajo v začetek razvoja v začetku osemnajstega stoletja.

Adiabatske vrste procesov so poseben primer politropne oblike. To je posledica dejstva, da v tej obliki toplotna zmogljivost plina enako nič, in s tem konstantna vrednost. Tak postopek je mogoce preusmeriti le, ce je v vseh trenutkih ravnovesna tocka. V tem primeru niso opazili sprememb indeksa entropije ali prepočasi. Obstajajo številni avtorji, ki priznavajo adiabatske procese le v reverzibilnih.

Termodinamični proces idealnega plina v obliki adiabatskega pojava opisuje Poissonovsko enačbo.

Isochor sistem

Mehanizem izokorične vrste je termodinamični proces, ki temelji na konstantni vrednosti volumna. Opaziti ga je mogoče v plinih ali tekočinah, ki so v posodi zadosti segreti s konstantnim volumnom.

Termodinamični proces idealnega plina v izohorični obliki omogoča, da molekule ohranijo razmerje glede na temperaturo. To je posledica Charlesovega zakona. Za prave pline se ta dogma znanosti ne uporablja.

Isobarični sistem

Izobarni sistem je predstavljen v obliki termodinamičnega procesa, ki se pojavi ob stalnih tlakih od zunaj. Tok Ip. pri dovolj počasni hitrosti, ki omogoča, da se tlak v sistemu šteje za konstanten in ustreza zunanjemu tlaku, se lahko šteje za reverzibilen. Takšni pojavi vključujejo tudi primer, ko pride do spremembe v zgoraj omenjenem procesu z nizko stopnjo, kar omogoča, da se tlak šteje za konstanten.

Izvajati I.I. je možno v sistemu, ki je dobavljen (ali preusmerjen) za segrevanje dQ. Za to je potrebno razširiti delo Pdv in spremeniti notranji energijski tip dU, T.

• e.dQ, = Pdv + dU = TdS.

Spremembe v ravni entropije so dS, T je absolutna vrednost temperature.

Termodinamični procesi idealnih plinov v izobralnem sistemu povzročajo sorazmernost volumna s temperaturo. Realni plini bodo uporabili določeno količino toplote, da bi spremenili povprečno vrsto energije. Delo takega pojava je enako indeksu proizvoda tlaka od zunaj, do sprememb v volumnu.

Izotermični pojav

Eden od osnovnih termodinamičnih procesov je njegova izotermalna oblika. Pojavlja se v fizičnih sistemih s konstantnim temperaturnim indeksom.

Za uresničitev tega pojava se sistem praviloma prenese v termostat z velikim indeksom toplotne prevodnosti. Vzajemna izmenjava toplote poteka z zadostno hitrostjo, da bi lahko presegla hitrost samega procesa. Raven temperature sistema se skoraj ne razlikuje od parametrov termostata.

Procesotot na izotermalna priroda mo`e da se izvr {i so koristewe na toplinski sudovi i (ili) izvori, so pra {aweto na temperaturata so temperaturni merki. Eden najpogostejših primerov tega pojava je vrenje tekočin pod stalnimi tlačnimi pogoji.

Izentropični fenomen

Izentropična oblika termičnih procesov se pojavlja v pogojih stalne entropije. Mehanizmi termične narave lahko dobimo z uporabo Clausiusove enačbe za reverzibilne procese.

Samo reverzibilni adiabatski procesi se lahko imenujejo izentropični. Neenakost Clausius trdi, da tukaj ni mogoče obravnavati nepopravljivih vrst termalnih pojavov. Vendar pa se konstantnost entropije lahko opazuje tudi s trajnim termičnim pojavom, če se delo v termodinamičnem procesu nad entropijo izvaja tako, da se takoj odstrani. Če pogledamo termodinamične diagrame, se lahko vrstice, ki predstavljajo izentropne procese, imenujejo adiabati ali izentropi. Najpogosteje se zatekajo k prvemu imenu, kar je posledica pomanjkanja možnosti, da bi pravilno predstavili črte na diagramu, ki označujejo proces nepopravljive narave. Razlaga in nadaljnje izkoriščanje izentropskih procesov so zelo pomembne, saj se pogosto uporabljajo za doseganje ciljev, praktičnega in teoretičnega znanja.

Izenthalpy vrsta procesa

Izenthalpski proces je termični pojav, opazen v prisotnosti entalpije v konstantni količini. Izračuni njenega indeksa so izdelani po formuli: dH = dU + d (pV).

Entalpija opcija, s katerim lahko opisali sistem, v katerem se spreminja, ko se vračajo v nasprotno stanje sistema ni opaziti, oziroma, so enaka nič.

Izenthalpski fenomen toplotne izmenjave se lahko npr. Manifestira v termodinamičnem procesu plinov. Ko molekule, na primer etan ali butan, "stisnejo" skozi septum z porozno strukturo, in toplotne izmenjave plina s toploto okoli ni opaziti. To je mogoče opaziti v Joule-Thomsonovem efektu, ki se uporablja pri pridobivanju ultra-nizkih temperatur. Isenthalpični procesi so dragoceni, saj omogočajo znižanje temperature v okolju, ne da bi porabili energijo za to.

Politropna oblika

Značilnost polytropskega procesa je njegova sposobnost spreminjanja fizičnih parametrov sistema, vendar ohranjanje toplotne kapacitete (C) v konstantni vrednosti. Diagrami, ki odražajo termodinamične procese v tej obliki, imenujemo politropni. Eden od najpreprostejših primerov reverzibilnosti se odraža v idealnih plinih in je določen z enačbo: pVⁿ= const. P - tlačni indeksi, V - volumetrična vrednost plina.

"Prstan" procesa

Termodinamični sistemi in procesi lahko tvorijo cikle s krožno obliko. Vedno imajo enake indikatorje v začetnih in končnih parametrih, ki ocenjujejo stanje telesa. Takšne kvalitativne lastnosti vključujejo opazovanje tlaka, entropije, temperature in volumna.

Termodinamični cikel se kaže v izrazu procesa procesa, ki poteka v realnih termičnih mehanizmih, ki pretvarjajo toploto v mehanski tip.

Delovno telo je del sestavnih delov vsakega takega stroja.

Reverzibilen termodinamični proces je predstavljen v obliki cikla, ki ima poti v smeri naravnost in nazaj. Njegov položaj leži v zaprtem sistemu. Skupni koeficient sistemske entropije med ponovitvijo vsakega cikla ne spremeni. V mehanizmu, v katerem se prenos toplote zgodi samo med ogrevalno ali hladilno napravo in delovnim medijem, je reverzibilnost možna samo s ciklusom Carnot.

Obstajajo številni drugi ciklični pojavi, ki jih je mogoče obravnavati le, če se uvede dodatni rezervoar s toploto. Takšni viri se imenujejo regeneratorji.

Analiza termodinamičnih procesov, v katerih se odvija regeneracija, kaže, da so vse pogoste v ciklu Reitlingerja. Na številne izračune in eksperimente je dokazano, da ima reverzibilen cikel največjo učinkovitost.