Разница между циклическим и обратимым процессом

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Ключевое отличие - циклический против обратимого процесса

Циклический процесс и обратимый процесс относятся к начальному и конечному состояниям системы после завершения работы. Однако начальное и конечное состояния системы влияют на эти процессы двояко. Например, в циклическом процессе начальное и конечное состояния идентичны после завершения процесса, но в обратимом процессе процесс можно обратить, чтобы получить его начальное состояние. Соответственно, циклический процесс можно рассматривать как обратимый процесс. Но обратимый процесс не обязательно является циклическим, это только процесс, который можно обратить. Это ключевое различие между циклическим и обратимым процессом.

Что такое циклический процесс?

Циклический процесс - это процесс, при котором система возвращается в то же термодинамическое состояние, в котором она была запущена. Общее изменение энтальпии в циклическом процессе равно нулю, поскольку нет изменений в конечном и начальном термодинамическом состоянии. Другими словами, изменение внутренней энергии в циклическом процессе также равно нулю. Потому что, когда в системе происходит циклический процесс, начальный и конечный уровни внутренней энергии равны. Работа, выполняемая системой в циклическом процессе, равна теплу, поглощаемому системой.

Что такое обратимый процесс?

Обратимый процесс - это процесс, который можно обратить, чтобы получить исходное состояние, даже после того, как процесс был завершен. Во время этого процесса система находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Следовательно, это не увеличивает энтропию системы или окружающей среды. Обратимый процесс может быть осуществлен, если общее тепло и общий рабочий обмен между системой и окружающей средой равны нулю. В природе это практически невозможно. Это можно рассматривать как гипотетический процесс. Потому что добиться обратимого процесса действительно сложно.

В чем разница между циклическим и обратимым процессом?

Определение:

Циклический процесс: процесс называется циклическим, если начальное и конечное состояние системы идентичны после выполнения процесса.

Обратимый процесс: процесс называется обратимым, если система может быть восстановлена в исходное состояние после завершения процесса. Это достигается бесконечно малым изменением некоторого свойства системы.

Примеры:

Циклический процесс: следующие примеры можно рассматривать как циклические процессы.

• Расширение при постоянной температуре (Т).
• Отвод тепла при постоянном объеме (V).
• Сжатие при постоянной температуре (Т).
• Добавление тепла при постоянном объеме (V).

Обратимый процесс: Обратимые процессы - это идеальные процессы, которые невозможно реализовать практически. Но есть некоторые реальные процессы, которые можно рассматривать как хорошие приближения.

Пример: цикл Карно (теоретическая концепция, предложенная Николя Леонардом Сади Карно в 1824 г.

Предположения:

• Поршень, движущийся в цилиндре, при движении не создает никакого трения.
• Стенки поршня и цилиндра - прекрасные теплоизоляторы.
• Передача тепла не влияет на температуру источника или поглотителя.
• Рабочая жидкость - идеальный газ.
• Сжатие и расширение обратимы.

Свойства:

Циклический процесс: работа, выполняемая с газом, равна работе, выполняемой газом. Более того, внутренняя энергия и изменение энтальпии в системе равны нулю в циклическом процессе.

Обратимый процесс: во время обратимого процесса системы находятся в термодинамическом равновесии друг с другом. Для этого процесс должен происходить за бесконечно малое время, а теплосодержание системы в течение всего процесса остается постоянным, поэтому энтропия системы остается постоянной.

Изображение предоставлено:

1. «Цикл Стирлинга» Зефириса в англоязычной Википедии. [CC BY-SA 3.0] через Commons

2. «Тепловая машина Карно 2» Эрика Габа (Стинг - фр: Стинг) - собственная работа [Public Domain] через Commons