Sa artikulong ito isasaalang-alang natin ang mga prosesong thermodynamic. Kilalanin natin ang kanilang mga uri at katangian ng husay, at pag-aralan din ang kababalaghan ng mga prosesong pabilog na may parehong mga parameter sa una at huling mga punto.
Introduction
Ang
Thermodynamic na proseso ay mga phenomena kung saan mayroong macroscopic na pagbabago sa thermodynamics ng buong system. Ang pagkakaroon ng pagkakaiba sa pagitan ng inisyal at panghuling estado ay tinatawag na elementarya na proseso, ngunit kinakailangan na ang pagkakaibang ito ay napakaliit. Ang lugar ng espasyo kung saan nangyayari ang phenomenon na ito ay tinatawag na working body.
Batay sa uri ng katatagan, maaaring makilala ng isa ang pagitan ng equilibrium at non-equilibrium. Ang mekanismo ng ekwilibriyo ay isang proseso kung saan ang lahat ng uri ng estado kung saan dumadaloy ang sistema ay nauugnay sa estado ng balanse. Ang pagpapatupad ng mga naturang proseso ay nangyayari kapag ang pagbabago ay nagpapatuloy sa medyo mabagal, o, sa madaling salita, ang kababalaghan ay isang quasi-static na kalikasan.
PhenomenaAng uri ng thermal ay maaaring nahahati sa nababaligtad at hindi maibabalik na mga prosesong thermodynamic. Ang mga nababaligtad na mekanismo ay ang mga kung saan ang posibilidad ay maisakatuparan upang isagawa ang proseso sa kabaligtaran ng direksyon, gamit ang parehong mga intermediate na estado.
Adiabatic heat transfer
Ang adiabatic na paraan ng paglipat ng init ay isang thermodynamic na proseso na nagaganap sa sukat ng macrocosm. Ang isa pang katangian ay ang kakulangan ng pagpapalitan ng init sa espasyo sa paligid.
Malaking pagsasaliksik sa prosesong ito ay nagsimula noong simula ng ikalabing walong siglo.
Ang
Adiabatic na uri ng mga proseso ay isang espesyal na kaso ng polytropic form. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa form na ito ang kapasidad ng init ng gas ay zero, na nangangahulugang ito ay isang pare-parehong halaga. Posibleng baligtarin ang ganoong proseso kung mayroong punto ng ekwilibriyo ng lahat ng sandali sa oras. Ang mga pagbabago sa entropy index ay hindi sinusunod sa kasong ito o nagpapatuloy nang masyadong mabagal. Mayroong ilang mga may-akda na kinikilala lamang ang mga proseso ng adiabatic sa mga nababagong proseso.
Thermodynamic na proseso ng perpektong uri ng gas sa anyo ng adiabatic phenomenon ay naglalarawan sa Poisson equation.
Isochoric system
Ang isochoric na mekanismo ay isang thermodynamic na proseso batay sa isang pare-parehong volume. Ito ay makikita sa mga gas o likido na sapat na pinainit sa isang sisidlan na may pare-parehong volume.
Thermodynamic na proseso ng isang perpektong gas sa isochoric form, ay nagbibigay-daan sa mga moleculepanatilihin ang mga proporsyon na may kaugnayan sa temperatura. Ito ay dahil sa batas ni Charles. Para sa mga totoong gas, hindi nalalapat ang dogma ng agham na ito.
Isobar system
Ang isobaric system ay ipinakita bilang isang thermodynamic na proseso na nangyayari sa pagkakaroon ng pare-parehong presyon sa labas. daloy ng I.p sa isang sapat na mabagal na bilis, na nagpapahintulot sa presyon sa loob ng system na ituring na pare-pareho at naaayon sa panlabas na presyon, ay maaaring ituring na nababaligtad. Gayundin, kabilang sa mga naturang phenomena ang kaso kung saan ang pagbabago sa nabanggit na proseso ay nagpapatuloy sa mababang rate, na ginagawang posible na isaalang-alang ang pare-pareho ang presyon.
Magsagawa ng I.p. posible sa isang sistemang ibinibigay (o inalis) sa init dQ. Upang gawin ito, kinakailangan upang palawakin ang gawaing Pdv at baguhin ang panloob na uri ng enerhiya dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Mga pagbabago sa antas ng entropy – dS, T – ganap na halaga ng temperatura.
Ang mga thermodynamic na proseso ng mga ideal na gas sa isobaric system ay tumutukoy sa proporsyonalidad ng volume na may temperatura. Ang mga tunay na gas ay gagamit ng isang tiyak na halaga ng init upang gumawa ng mga pagbabago sa karaniwang uri ng enerhiya. Ang gawain ng gayong kababalaghan ay katumbas ng produkto ng panlabas na presyon at mga pagbabago sa volume.
Isothermal phenomenon
Ang isa sa mga pangunahing proseso ng thermodynamic ay ang isothermal na anyo nito. Ito ay nangyayari sa mga pisikal na sistema, na may pare-parehong temperatura.
Upang mapagtanto ang hindi pangkaraniwang bagay na itoang sistema, bilang panuntunan, ay inililipat sa isang termostat, na may malaking thermal conductivity. Ang magkaparehong pagpapalitan ng init ay nagpapatuloy sa sapat na bilis upang maabutan ang bilis ng proseso mismo. Ang antas ng temperatura ng system ay halos hindi makilala sa mga pagbabasa ng thermostat.
Posible rin na isagawa ang proseso ng isang isothermal na kalikasan gamit ang mga heat sink at (o) pinagmumulan, na kinokontrol ang pare-pareho ng temperatura gamit ang mga thermometer. Ang isa sa mga pinakakaraniwang halimbawa ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang pagkulo ng mga likido sa ilalim ng patuloy na presyon.
Isentropic phenomenon
Ang isentropikong anyo ng mga thermal na proseso ay nagpapatuloy sa ilalim ng mga kondisyon ng patuloy na entropy. Maaaring makuha ang mga mekanismong may katangiang thermal gamit ang Clausius equation para sa mga nababalikang proseso.
Tanging nababaligtad na mga proseso ng adiabatic ang matatawag na isentropic. Ang hindi pagkakapantay-pantay ni Clausius ay nagsasaad na ang hindi maibabalik na mga uri ng thermal phenomena ay hindi maaaring isama dito. Gayunpaman, ang katatagan ng entropy ay maaari ding maobserbahan sa isang hindi maibabalik na thermal phenomenon, kung ang gawain sa proseso ng thermodynamic sa entropy ay ginagawa sa paraang ito ay agad na maalis. Sa pagtingin sa mga thermodynamic diagram, ang mga linyang kumakatawan sa mga prosesong isentropiko ay maaaring tawaging adiabats o isentropes. Mas madalas na ginagamit nila ang unang pangalan, na sanhi ng kawalan ng kakayahang ilarawan nang tama ang mga linya sa diagram na nagpapakilala sa proseso ng isang hindi maibabalik na kalikasan. Ang paliwanag at karagdagang pagsasamantala ng mga proseso ng isentropic ay napakahalaga.halaga, dahil madalas itong ginagamit sa pagkamit ng mga layunin, praktikal at teoretikal na kaalaman.
Isenthalpy uri ng proseso
Ang
Isenthalpy process ay isang thermal phenomenon na naobserbahan sa pagkakaroon ng pare-parehong enthalpy. Ang mga kalkulasyon ng tagapagpahiwatig nito ay ginawa salamat sa formula: dH=dU + d(pV).
Ang
Enthalpy ay isang parameter na maaaring gamitin upang ilarawan ang isang system kung saan ang mga pagbabago ay hindi naobserbahan sa pagbalik sa reverse state ng system mismo at, nang naaayon, ay katumbas ng zero.
Ang isenthalpy phenomenon ng heat transfer, halimbawa, ay maaaring magpakita mismo sa thermodynamic na proseso ng mga gas. Kapag ang mga molekula, halimbawa, ethane o butane, ay "pinisil" sa isang partisyon na may buhaghag na istraktura, at ang pagpapalitan ng init sa pagitan ng gas at ng init sa paligid ay hindi sinusunod. Ito ay mapapansin sa epekto ng Joule-Thomson na ginamit sa proseso ng pagkuha ng napakababang temperatura. Ang mga proseso ng Isenthalpy ay mahalaga dahil ginagawa nitong posible na mapababa ang temperatura sa loob ng kapaligiran nang hindi nag-aaksaya ng enerhiya.
Polytropic form
Ang isang katangian ng isang polytropic na proseso ay ang kakayahang baguhin ang mga pisikal na parameter ng system, ngunit hayaang pare-pareho ang heat capacity index (C). Ang mga diagram na nagpapakita ng mga thermodynamic na proseso sa form na ito ay tinatawag na polytropic. Ang isa sa mga pinakasimpleng halimbawa ng reversibility ay makikita sa mga ideal na gas at natutukoy gamit ang equation: pV =const. P - mga indicator ng presyon, V - volumetric na halaga ng gas.
Process ring
Thermodynamic system at mga proseso ay maaaring bumuo ng mga cycle na may pabilog na hugis. Palagi silang may magkaparehong mga tagapagpahiwatig sa paunang at panghuling mga parameter na sinusuri ang estado ng katawan. Kabilang sa mga katangiang ito ng husay ang pagsubaybay sa pressure, entropy, temperatura at volume.
Nakikita ng thermodynamic cycle ang sarili nito sa pagpapahayag ng isang modelo ng prosesong nagaganap sa mga tunay na mekanismo ng thermal na nagpapalit ng init sa gawaing mekanikal.
Ang gumaganang katawan ay bahagi ng mga bahagi ng bawat naturang makina.
Ang isang reversible thermodynamic na proseso ay ipinakita bilang isang cycle, na may mga landas na pasulong at paatras. Ang posisyon nito ay nasa saradong sistema. Ang kabuuang koepisyent ng system entropy ay hindi nagbabago sa pag-uulit ng bawat cycle. Para sa isang mekanismo kung saan ang paglipat ng init ay nangyayari lamang sa pagitan ng isang heating o refrigeration apparatus at isang gumaganang fluid, ang reversibility ay posible lamang sa Carnot cycle.
May ilang iba pang cyclic phenomena na mababaligtad lamang kapag naabot na ang pagpapakilala ng karagdagang reservoir ng init. Ang ganitong mga mapagkukunan ay tinatawag na mga regenerator.
Ang pagsusuri sa mga prosesong thermodynamic kung saan nangyayari ang pagbabagong-buhay ay nagpapakita sa atin na ang mga ito ay karaniwan sa Reutlinger cycle. Napatunayan na sa ilang kalkulasyon at eksperimento na ang reversible cycle ay may pinakamataas na antas ng kahusayan.
