In dit artikel zullen we thermodynamische processen beschouwen. Laten we kennis maken met hun variëteiten en kwalitatieve kenmerken, en ook het fenomeen van circulaire processen bestuderen die dezelfde parameters hebben op de begin- en eindpunten.
Inleiding
Thermodynamische processen zijn fenomenen waarbij er een macroscopische verandering is in de thermodynamica van het hele systeem. De aanwezigheid van een verschil tussen de begin- en eindtoestand wordt een elementair proces genoemd, maar het is noodzakelijk dat dit verschil oneindig klein is. Het gebied van de ruimte waarbinnen dit fenomeen optreedt, wordt het werklichaam genoemd.
Op basis van het type stabiliteit kan men onderscheid maken tussen evenwicht en niet-evenwicht. Het evenwichtsmechanisme is een proces waarin alle soorten toestanden waardoor het systeem stroomt, gerelateerd zijn aan de evenwichtstoestand. De implementatie van dergelijke processen vindt plaats wanneer de verandering nogal langzaam verloopt, of met andere woorden, het fenomeen is quasi-statisch van aard.
Fenomenenthermische type kan worden onderverdeeld in omkeerbare en onomkeerbare thermodynamische processen. Omkeerbare mechanismen zijn die waarbij de mogelijkheid wordt gerealiseerd om het proces in de tegenovergestelde richting uit te voeren, met dezelfde tussentoestanden.
Adiabatische warmteoverdracht
De adiabatische manier van warmteoverdracht is een thermodynamisch proces dat plaatsvindt op de schaal van de macrokosmos. Een ander kenmerk is het gebrek aan warmte-uitwisseling met de ruimte eromheen.
Grootschalig onderzoek naar dit proces dateert uit het begin van de achttiende eeuw.
Adiabatische soorten processen zijn een speciaal geval van de polytropische vorm. Dit komt doordat in deze vorm de gaswarmtecapaciteit nul is, wat betekent dat het een constante waarde is. Het is alleen mogelijk om een dergelijk proces om te keren als er een evenwichtspunt is van alle momenten in de tijd. Veranderingen in de entropie-index worden in dit geval niet waargenomen of gaan te langzaam. Er zijn een aantal auteurs die adiabatische processen alleen in omkeerbare processen herkennen.
Thermodynamisch proces van een ideaal type gas in de vorm van een adiabatisch fenomeen beschrijft de Poisson-vergelijking.
Isochoor systeem
Het isochoor mechanisme is een thermodynamisch proces gebaseerd op een constant volume. Het kan worden waargenomen in gassen of vloeistoffen die voldoende zijn verwarmd in een vat met een constant volume.
Thermodynamisch proces van een ideaal gas in isochore vorm, maakt moleculen mogelijkbehouden verhoudingen met betrekking tot temperatuur. Dit komt door de wet van Charles. Voor echte gassen is dit dogma van de wetenschap niet van toepassing.
Isobar-systeem
Het isobare systeem wordt gepresenteerd als een thermodynamisch proces dat plaatsvindt in aanwezigheid van een constante druk buiten. IP-stroom in een voldoende langzaam tempo, waardoor de druk in het systeem als constant kan worden beschouwd en overeenkomt met de externe druk, kan als omkeerbaar worden beschouwd. Dergelijke verschijnselen omvatten ook het geval waarin de verandering in het bovengenoemde proces met een lage snelheid verloopt, wat het mogelijk maakt om de druk constant te beschouwen.
Perform I.p. mogelijk in een systeem geleverd (of verwijderd) aan de warmte dQ. Om dit te doen, is het noodzakelijk om het werk Pdv uit te breiden en het interne type energie dU, T.
te veranderen
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Veranderingen in entropieniveau – dS, T – absolute waarde van temperatuur.
Thermodynamische processen van ideale gassen in het isobare systeem bepalen de evenredigheid van het volume met de temperatuur. Echte gassen zullen een bepaalde hoeveelheid warmte verbruiken om veranderingen aan te brengen in het gemiddelde type energie. De arbeid van een dergelijk fenomeen is gelijk aan het product van externe druk en volumeveranderingen.
Isotherm fenomeen
Een van de belangrijkste thermodynamische processen is de isotherme vorm. Het komt voor in fysieke systemen, met een constante temperatuur.
Om dit fenomeen te realiserenhet systeem wordt in de regel overgebracht naar een thermostaat, met een enorme thermische geleidbaarheid. De onderlinge uitwisseling van warmte verloopt met een voldoende snelheid om de snelheid van het proces zelf in te halen. Het temperatuurniveau van het systeem is bijna niet te onderscheiden van de thermostaatmetingen.
Het is ook mogelijk om het proces van isotherme aard uit te voeren met behulp van koellichamen en (of) bronnen, waarbij de temperatuurconstantheid wordt geregeld met behulp van thermometers. Een van de meest voorkomende voorbeelden van dit fenomeen is het koken van vloeistoffen onder constante druk.
Isentropisch fenomeen
De isentropische vorm van thermische processen vindt plaats onder omstandigheden van constante entropie. Mechanismen van thermische aard kunnen worden verkregen met behulp van de Clausius-vergelijking voor omkeerbare processen.
Alleen omkeerbare adiabatische processen kunnen isentroop worden genoemd. De Clausius-ongelijkheid stelt dat onomkeerbare soorten thermische verschijnselen hier niet kunnen worden opgenomen. De constantheid van entropie kan echter ook worden waargenomen in een onomkeerbaar thermisch fenomeen, als het werk in het thermodynamische proces aan entropie zo wordt gedaan dat het onmiddellijk wordt verwijderd. Kijkend naar thermodynamische diagrammen, kunnen lijnen die isentropische processen vertegenwoordigen adiabats of isentropen worden genoemd. Vaker nemen ze hun toevlucht tot de voornaam, die wordt veroorzaakt door het onvermogen om de lijnen in het diagram correct weer te geven die het proces van onomkeerbare aard karakteriseren. De verklaring en verdere exploitatie van isentropische processen zijn van groot belang.waarde, omdat het vaak wordt gebruikt bij het bereiken van doelen, praktische en theoretische kennis.
Isenthalpie type proces
Isenthalpieproces is een thermisch fenomeen dat wordt waargenomen in aanwezigheid van constante enthalpie. Berekeningen van de indicator worden gemaakt dankzij de formule: dH=dU + d(pV).
Enthalpie is een parameter die kan worden gebruikt om een systeem te karakteriseren waarin veranderingen niet worden waargenomen bij terugkeer naar de omgekeerde toestand van het systeem zelf en dienovereenkomstig gelijk zijn aan nul.
Het isenthalpie-fenomeen van warmteoverdracht kan zich bijvoorbeeld manifesteren in het thermodynamische proces van gassen. Wanneer moleculen, bijvoorbeeld ethaan of butaan, door een scheidingswand met een poreuze structuur "knijpen" en warmte-uitwisseling tussen het gas en de warmte eromheen niet wordt waargenomen. Dit kan worden waargenomen in het Joule-Thomson-effect dat wordt gebruikt bij het verkrijgen van ultralage temperaturen. Isenthalpieprocessen zijn waardevol omdat ze het mogelijk maken om de temperatuur in de omgeving te verlagen zonder energie te verspillen.
Polytropische vorm
Een kenmerk van een polytroop proces is het vermogen om de fysieke parameters van het systeem te veranderen, maar de warmtecapaciteitsindex (C) constant te laten. Diagrammen die thermodynamische processen in deze vorm weergeven, worden polytroop genoemd. Een van de eenvoudigste voorbeelden van omkeerbaarheid wordt weerspiegeld in ideale gassen en wordt bepaald met behulp van de vergelijking: pV =const. P - drukindicatoren, V - volumetrische waarde van gas.
Procesring
Thermodynamische systemen en processen kunnen cirkelvormige kringlopen vormen. Ze hebben altijd identieke indicatoren in de begin- en eindparameters die de toestand van het lichaam evalueren. Dergelijke kwalitatieve kenmerken omvatten het bewaken van druk, entropie, temperatuur en volume.
De thermodynamische cyclus vindt zichzelf in de uitdrukking van een model van een proces dat plaatsvindt in echte thermische mechanismen die warmte omzetten in mechanisch werk.
Het werkende lichaam maakt deel uit van de componenten van elke dergelijke machine.
Een omkeerbaar thermodynamisch proces wordt gepresenteerd als een cyclus, die zowel voorwaartse als achterwaartse paden heeft. Zijn positie ligt in een gesloten systeem. De totale coëfficiënt van systeementropie verandert niet met de herhaling van elke cyclus. Voor een mechanisme waarbij alleen warmteoverdracht plaatsvindt tussen een verwarmings- of koelapparaat en een werkvloeistof, is omkeerbaarheid alleen mogelijk met de Carnot-cyclus.
Er zijn een aantal andere cyclische verschijnselen die alleen kunnen worden omgekeerd wanneer de introductie van een extra warmtereservoir wordt bereikt. Dergelijke bronnen worden regenerators genoemd.
Een analyse van de thermodynamische processen waarbij regeneratie plaatsvindt, laat ons zien dat ze allemaal voorkomen in de Reutlinger-cyclus. Door een aantal berekeningen en experimenten is bewezen dat de omkeerbare cyclus de hoogste graad van efficiëntie heeft.
