In diesem Artikel betrachten wir thermodynamische Prozesse. Machen wir uns mit ihren Varianten und qualitativen Merkmalen vertraut und untersuchen wir auch das Phänomen kreisförmiger Prozesse, die am Anfangs- und Endpunkt die gleichen Parameter haben.
Einführung
Thermodynamische Prozesse sind Phänomene, bei denen es zu einer makroskopischen Änderung der Thermodynamik des gesamten Systems kommt. Das Vorhandensein eines Unterschieds zwischen Anfangs- und Endzustand wird als Elementarprozess bezeichnet, aber es ist notwendig, dass dieser Unterschied unendlich klein ist. Der Raumbereich, in dem dieses Phänomen auftritt, wird Arbeitskörper genannt.
Anhand der Art der Stabilität kann man zwischen Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht unterscheiden. Der Gleichgewichtsmechanismus ist ein Prozess, bei dem alle Arten von Zuständen, die das System durchläuft, mit dem Gleichgewichtszustand in Beziehung stehen. Die Umsetzung solcher Prozesse erfolgt dann, wenn die Veränderung eher langsam voranschreitet, oder anders ausgedrückt, das Phänomen quasistatischer Natur ist.
Phänomenethermische Prozesse können in reversible und irreversible thermodynamische Prozesse unterteilt werden. Reversible Mechanismen sind solche, bei denen die Möglichkeit realisiert wird, den Vorgang unter Verwendung derselben Zwischenzustände in umgekehrter Richtung durchzuführen.
Adiabatische Wärmeübertragung
Die adiabatische Art der Wärmeübertragung ist ein thermodynamischer Prozess, der auf der Skala des Makrokosmos abläuft. Ein weiteres Merkmal ist der fehlende Wärmeaustausch mit dem umgebenden Raum.
Die großangelegte Erforschung dieses Prozesses geht auf den Beginn des 18. Jahrhunderts zurück.
Adiabatische Prozesstypen sind ein Spezialfall der polytropen Form. Dies liegt daran, dass die Wärmekapazität des Gases in dieser Form Null ist, also einen konstanten Wert hat. Eine Umkehrung eines solchen Prozesses ist nur möglich, wenn es einen Gleichgewichtspunkt aller Zeitpunkte gibt. Änderungen des Entropieindex werden in diesem Fall nicht beobachtet oder verlaufen zu langsam. Es gibt eine Reihe von Autoren, die adiabatische Prozesse nur in reversiblen erkennen.
Der thermodynamische Prozess eines ide altypischen Gases in Form eines adiabatischen Phänomens beschreibt die Poisson-Gleichung.
Isochore System
Der isochore Mechanismus ist ein thermodynamischer Prozess, der auf einem konstanten Volumen basiert. Es kann in Gasen oder Flüssigkeiten beobachtet werden, die in einem Gefäß mit konstantem Volumen ausreichend erhitzt wurden.
Thermodynamischer Prozess eines idealen Gases in isochorer Form, ermöglicht MoleküleProportionen in Bezug auf die Temperatur beibeh alten. Dies liegt am Gesetz von Charles. Für reale Gase gilt dieses Dogma der Wissenschaft nicht.
Isobarensystem
Das isobare System wird als thermodynamischer Prozess dargestellt, der bei einem konstanten Außendruck auftritt. IP-Fluss bei einem ausreichend langsamen Tempo, das es ermöglicht, den Druck innerhalb des Systems als konstant zu betrachten und dem Außendruck entspricht, als reversibel betrachtet werden kann. Zu solchen Phänomenen gehört auch der Fall, in dem die Änderung des oben erwähnten Prozesses mit einer geringen Geschwindigkeit abläuft, wodurch es möglich wird, die Druckkonstante zu berücksichtigen.
IP durchführen möglich in einem System, das dem Wärme-dQ zugeführt (oder entfernt) wird. Dazu ist es notwendig, die Arbeit Pdv zu erweitern und die innere Energieart dU, T zu ändern.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Änderungen des Entropieniveaus – dS, T – Absolutwert der Temperatur.
Thermodynamische Prozesse idealer Gase im isobaren System bestimmen die Proportionalität des Volumens zur Temperatur. Echte Gase verbrauchen eine bestimmte Menge an Wärme, um Änderungen an der durchschnittlichen Energieart vorzunehmen. Die Arbeit eines solchen Phänomens ist gleich dem Produkt aus äußerem Druck und Volumenänderungen.
Isothermisches Phänomen
Einer der wichtigsten thermodynamischen Prozesse ist seine isotherme Form. Es tritt in physikalischen Systemen mit konstanter Temperatur auf.
Um dieses Phänomen zu realisierenDas System wird in der Regel auf einen Thermostaten mit einer riesigen Wärmeleitfähigkeit übertragen. Der gegenseitige Wärmeaustausch erfolgt mit einer ausreichenden Geschwindigkeit, um die Geschwindigkeit des Prozesses selbst zu überholen. Das Temperaturniveau des Systems ist von den Thermostatwerten kaum zu unterscheiden.
Es ist auch möglich, den Prozess isothermischer Natur mit Wärmesenken und (oder) Quellen durchzuführen und die Temperaturkonstanz mit Thermometern zu kontrollieren. Eines der häufigsten Beispiele für dieses Phänomen ist das Sieden von Flüssigkeiten unter konstantem Druck.
Isentropisches Phänomen
Die isentrope Form thermischer Prozesse läuft unter Bedingungen konstanter Entropie ab. Mechanismen thermischer Natur können mit der Clausius-Gleichung für reversible Prozesse erh alten werden.
Nur reversible adiabatische Prozesse können als isentrop bezeichnet werden. Die Clausius-Ungleichung besagt, dass irreversible Arten thermischer Phänomene hier nicht berücksichtigt werden können. Die Konstanz der Entropie kann aber auch bei einem irreversiblen thermischen Phänomen beobachtet werden, wenn die Arbeit im thermodynamischen Prozess an der Entropie so verrichtet wird, dass sie sofort entfernt wird. Betrachtet man thermodynamische Diagramme, können Linien, die isentropische Prozesse darstellen, als Adiabaten oder Isentropen bezeichnet werden. Häufiger greifen sie auf den Vornamen zurück, was darauf zurückzuführen ist, dass die Linien im Diagramm, die den Prozess irreversibler Natur charakterisieren, nicht korrekt dargestellt werden können. Der Aufklärung und weiteren Nutzung isentroper Prozesse kommt dabei eine große Bedeutung zu. Wert, wie er oft zum Erreichen von Zielen, praktischem und theoretischem Wissen verwendet wird.
Isenthalpy-Prozess
Isenthalpie-Prozess ist ein thermisches Phänomen, das bei konstanter Enthalpie beobachtet wird. Berechnungen des Indikators erfolgen dank der Formel: dH=dU + d(pV).
Enthalpie ist ein Parameter, der zur Charakterisierung eines Systems verwendet werden kann, bei dem Änderungen bei der Rückkehr in den umgekehrten Zustand des Systems selbst nicht beobachtet werden und dementsprechend gleich Null sind.
Das Isenthalpie-Phänomen der Wärmeübertragung kann sich beispielsweise im thermodynamischen Prozess von Gasen manifestieren. Wenn Moleküle, beispielsweise Ethan oder Butan, durch eine Trennwand mit poröser Struktur "quetschen", wird kein Wärmeaustausch zwischen dem Gas und der Umgebungswärme beobachtet. Dies kann am Joule-Thomson-Effekt beobachtet werden, der beim Verfahren zum Erh alten ultraniedriger Temperaturen verwendet wird. Isenthalpie-Verfahren sind wertvoll, weil sie es ermöglichen, die Temperatur in der Umgebung zu senken, ohne Energie zu verschwenden.
Polytrope Form
Ein Merkmal eines polytropen Prozesses ist seine Fähigkeit, die physikalischen Parameter des Systems zu ändern, aber den Wärmekapazitätsindex (C) konstant zu lassen. Diagramme, die thermodynamische Vorgänge in dieser Form darstellen, nennt man polytrop. Eines der einfachsten Beispiele für Reversibilität spiegelt sich in idealen Gasen wider und wird mit der Gleichung bestimmt: pV =const. P - Druckanzeiger, V - Volumenwert des Gases.
Ring bearbeiten
Thermodynamische Systeme und Prozesse können kreisförmige Kreisläufe bilden. Sie haben immer identische Indikatoren in den Anfangs- und Endparametern, die den Zustand des Körpers bewerten. Solche qualitativen Merkmale umfassen die Überwachung von Druck, Entropie, Temperatur und Volumen.
Der thermodynamische Zyklus findet sich im Ausdruck eines Modells eines Prozesses wieder, der in realen thermischen Mechanismen auftritt, die Wärme in mechanische Arbeit umwandeln.
Der Arbeitskörper ist Bestandteil jeder solchen Maschine.
Ein reversibler thermodynamischer Prozess wird als Zyklus dargestellt, der Pfade sowohl vorwärts als auch rückwärts hat. Seine Position liegt in einem geschlossenen System. Der Gesamtkoeffizient der Systementropie ändert sich nicht mit der Wiederholung jedes Zyklus. Bei einem Mechanismus, bei dem Wärme nur zwischen einem Heiz- oder Kühlgerät und einem Arbeitsmedium übertragen wird, ist Reversibilität nur mit dem Carnot-Kreisprozess möglich.
Es gibt noch eine Reihe weiterer zyklischer Phänomene, die erst rückgängig gemacht werden können, wenn das Einbringen eines zusätzlichen Wärmereservoirs erreicht ist. Solche Quellen nennt man Regeneratoren.
Eine Analyse der thermodynamischen Prozesse, bei denen eine Regeneration stattfindet, zeigt uns, dass sie alle im Reutlinger-Zyklus vorkommen. Durch eine Reihe von Berechnungen und Experimenten wurde bewiesen, dass der reversible Kreislauf den höchsten Wirkungsgrad hat.
