En aquest article tindrem en compte els processos termodinàmics. Coneixem les seves varietats i característiques qualitatives, i també estudiem el fenomen dels processos circulars que tenen els mateixos paràmetres en els punts inicial i final.
Introducció
Els processos termodinàmics són fenòmens en els quals hi ha un canvi macroscòpic en la termodinàmica de tot el sistema. La presència d'una diferència entre l'estat inicial i l'estat final s'anomena procés elemental, però cal que aquesta diferència sigui infinitament petita. L'àrea de l'espai dins de la qual es produeix aquest fenomen s'anomena cos de treball.
En funció del tipus d'estabilitat, es pot distingir entre equilibri i no equilibri. El mecanisme d'equilibri és un procés en el qual tots els tipus d'estats pels quals flueix el sistema estan relacionats amb l'estat d'equilibri. La implementació d'aquests processos es produeix quan el canvi avança bastant lentament, o, en altres paraules, el fenomen és de naturalesa quasi estàtica.
FenòmensEl tipus tèrmic es pot dividir en processos termodinàmics reversibles i irreversibles. Els mecanismes reversibles són aquells en què es realitza la possibilitat de dur a terme el procés en sentit contrari, utilitzant els mateixos estats intermedis.
Transferència de calor adiabàtica
La forma adiabàtica de transferència de calor és un procés termodinàmic que té lloc a l'escala del macrocosmos. Una altra característica és la manca d'intercanvi de calor amb l'espai al voltant.
La investigació a gran escala sobre aquest procés es remunta a principis del segle XVIII.
Els tipus de processos adiabàtics són un cas especial de la forma politròpica. Això es deu al fet que en aquesta forma la capacitat calorífica del gas és zero, el que significa que és un valor constant. És possible revertir aquest procés només si hi ha un punt d'equilibri de tots els moments en el temps. Els canvis en l'índex d'entropia no s'observen en aquest cas o avancen massa lentament. Hi ha una sèrie d'autors que reconeixen els processos adiabàtics només en els reversibles.
El procés termodinàmic d'un gas de tipus ideal en forma de fenomen adiabàtic descriu l'equació de Poisson.
Sistema isocòric
El mecanisme isocòric és un procés termodinàmic basat en un volum constant. Es pot observar en gasos o líquids que s'han escalfat suficientment en un recipient de volum constant.
Procés termodinàmic d'un gas ideal en forma isocòrica, permet molèculesmantenir proporcions en relació a la temperatura. Això es deu a la llei de Charles. Per als gasos reals, aquest dogma de la ciència no s'aplica.
Sistema Isobar
El sistema isobàric es presenta com un procés termodinàmic que es produeix en presència d'una pressió constant a l'exterior. flux I.p a un ritme prou lent, permetent que la pressió dins del sistema es consideri constant i corresponent a la pressió externa, es pot considerar reversible. Així mateix, aquests fenòmens inclouen el cas en què el canvi en el procés esmentat es produeix a una velocitat baixa, la qual cosa permet considerar la constant de pressió.
Perform I.p. possible en un sistema subministrat (o retirat) a la calor dQ. Per fer-ho, cal ampliar el treball Pdv i canviar el tipus d'energia interna dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Canvis en el nivell d'entropia: dS, T: valor absolut de la temperatura.
Els processos termodinàmics dels gasos ideals en el sistema isobàric determinen la proporcionalitat del volum amb la temperatura. Els gasos reals utilitzaran una certa quantitat de calor per fer canvis en el tipus mitjà d'energia. El treball d'aquest fenomen és igual al producte de la pressió externa i els canvis de volum.
Fenòmen isotèrmic
Un dels principals processos termodinàmics és la seva forma isotèrmica. Es produeix en sistemes físics, amb una temperatura constant.
Per adonar-se d'aquest fenomenel sistema, per regla general, es transfereix a un termòstat, amb una gran conductivitat tèrmica. L'intercanvi mutu de calor transcorre a una velocitat suficient per superar la velocitat del propi procés. El nivell de temperatura del sistema gairebé no es pot distingir de les lectures del termòstat.
També és possible realitzar el procés de caràcter isotèrmic mitjançant dissipadors i (o) fonts de calor, controlant la constància de la temperatura mitjançant termòmetres. Un dels exemples més comuns d'aquest fenomen és l'ebullició de líquids a pressió constant.
Fenomen isentròpic
La forma isentròpica dels processos tèrmics es desenvolupa en condicions d'entropia constant. Els mecanismes de naturalesa tèrmica es poden obtenir mitjançant l'equació de Clausius per a processos reversibles.
Només els processos adiabàtics reversibles es poden anomenar isentròpics. La desigu altat de Clausius estableix que aquí no es poden incloure tipus irreversibles de fenòmens tèrmics. Tanmateix, la constància de l'entropia també es pot observar en un fenomen tèrmic irreversible, si el treball en el procés termodinàmic sobre l'entropia es fa de tal manera que s'elimini immediatament. Mirant els diagrames termodinàmics, les línies que representen processos isentròpics es poden anomenar adiabats o isentropes. Més sovint recorren al primer nom, que és causat per la incapacitat de representar correctament les línies del diagrama que caracteritzen el procés de naturalesa irreversible. L'explicació i l'explotació posterior dels processos isentròpics són de gran importància.valor, ja que sovint s'utilitza per assolir objectius, coneixements pràctics i teòrics.
Tipus de procés Isenthalpy
El procés
Isentálpia és un fenomen tèrmic observat en presència d'entalpia constant. Els càlculs del seu indicador es fan gràcies a la fórmula: dH=dU + d(pV).
L'entalpia és un paràmetre que es pot utilitzar per caracteritzar un sistema en què no s'observen canvis en tornar a l'estat invers del propi sistema i, per tant, són iguals a zero.
El fenomen d'isentalpia de la transferència de calor pot, per exemple, manifestar-se en el procés termodinàmic dels gasos. Quan les molècules, per exemple, l'etan o el butà, "espremen" a través d'una partició amb una estructura porosa, i no s'observa l'intercanvi de calor entre el gas i la calor al voltant. Això es pot observar en l'efecte Joule-Thomson utilitzat en el procés d'obtenció de temperatures ultra baixes. Els processos d'isentalpia són valuosos perquè permeten baixar la temperatura de l'ambient sense malgastar energia.
Forma politròpica
Una característica d'un procés politròpic és la seva capacitat per canviar els paràmetres físics del sistema, però deixant constant l'índex de capacitat calorífica (C). Els diagrames que mostren processos termodinàmics d'aquesta forma s'anomenen politròpics. Un dels exemples més simples de reversibilitat es reflecteix en els gasos ideals i es determina mitjançant l'equació: pV =const. P - indicadors de pressió, V - valor volumètric del gas.
Processa l'anell
Els sistemes i processos termodinàmics poden formar cicles que tenen forma circular. Sempre tenen indicadors idèntics en els paràmetres inicials i finals que avaluen l'estat del cos. Aquestes característiques qualitatives inclouen el control de la pressió, l'entropia, la temperatura i el volum.
El cicle termodinàmic es troba en l'expressió d'un model d'un procés que es produeix en mecanismes tèrmics reals que converteixen la calor en treball mecànic.
El cos de treball forma part dels components de cadascuna d'aquestes màquines.
Un procés termodinàmic reversible es presenta com un cicle, que té camins tant cap endavant com cap enrere. La seva posició es troba en un sistema tancat. El coeficient total d'entropia del sistema no canvia amb la repetició de cada cicle. Per a un mecanisme en què la transferència de calor només es produeix entre un aparell de calefacció o refrigeració i un fluid de treball, la reversibilitat només és possible amb el cicle de Carnot.
Hi ha una sèrie d' altres fenòmens cíclics que només es poden revertir quan s'arriba a la introducció d'un dipòsit addicional de calor. Aquestes fonts s'anomenen regeneradors.
Una anàlisi dels processos termodinàmics durant els quals es produeix la regeneració ens mostra que tots són habituals en el cicle de Reutlinger. Diversos càlculs i experiments han demostrat que el cicle reversible té el grau d'eficiència més alt.
