Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Обратисые и необратимые процессы





Французский ученый Карно в 1824 г. ввел в термодинамику понятие “идеализированный процесс”, имеющее фундаментальное значение. Таким идеализированным процессом является обратимый процесс. Примем следующие определения:

Если систему, в которой протекает процесс, можно вернуть в начальное состояние так, что во внешней среде не произойдет каких-либо изменений, то процесс называется обратимым. Если начальное состояние системы без изменений во внешней среде

невосстановимо, то процесс называют необратимым.

То есть, обратимость процесса заключается не только возвращение системы в исходное состояние, но и не неизменность состояния внешней, по отношению к данной термодинамической системе, среды. При обращении процесса должно производиться аннулирование всех изменений во внешней среде, которые произошли при переходе системы в новое состояние.

Примером неравновесного процесса может служить процесс перетекания газа под действием давления из одного сосуда объемом в другой, давление в котором . При закрытом вентиле на соединяющем сосуды трубопроводе, рассматриваемая термодинамическая система находится в равновесном состоянии.

При открытии вентиля между сосудами нарушается механическое равновесие, и газ перетекает в другой сосуд. После окончания процесса перетекания давления и объемы газа в обоих сосудах уравновесятся. Система, таким образом, переходит в новое равновесное состояние. Данный процесс перетекания является, очевидно необратимым, поскольку в данной изолированной системе без внешнего воздействия газ не может возвратиться в исходный сосуд и при том так, чтобы там восстановилось начальное давление p 1, а в другом сосуде давление достигло давления . Этот процесс можно провести только при внешнем воздействии, что означает появление остаточных изменений во внешней среде.

Установление термического равновесия представляет собой также необратимый процесс. И этот процесс не может быть обращен без остаточных изменений во внешней среде. Если бы это было возможно, то в изолированной системе, имеющей единую температуру, могло бы самопроизвольно возникнуть различие температур, чего до сих пор не наблюдалось.

Процесс перетекания газа (называемый также свободным расширением) и установление термического равновесия являются примерами процессов выравнивания. В этих процессах нарушается начальное равновесие, и поэтому система самопроизвольно (спонтанно) стремится к новому равновесному состоянию. Причиной, или “движущей силой”, таких процессов выравнивания является конечная разность интенсивных параметров состояния, т.е. разность давлений и температур, выравнивающихся в ходе процесса.

Другим примером процессов выравнивания могут служить процессы смешения. Различные газы или жидкости самопроизвольно смешиваются путем диффузии; при этом выравниваются существовавшие в начале разности концентраций. Все процессы смешения необратимы и протекают самопроизвольно только в одном направлении, а именно в направлении состояния равновесия.

Рассмотрим расширение газа, находящегося в изолированном цилиндре, рис. 3.2. При перемещении поршня вверх газ будет совершать работу расширения, которая будет накапливаться в виде потенциальной энергии груза. Если груз затем опустить на прежнюю высоту, то поршень переместится в обратном направлении и газ снова сожмется.

Процесс расширения будет обратимым, если газ и груз, поднимающийся в поле земного тяготения, возвращаются в начальное состояние, причем работа, совершаемая газом при расширении, должна быть в точности равна работе сжатия, затрачиваемой при возвращении поршня в начальное состояние. Это возможно лишь только тогда, когда сила давления газа на поршень при его движении вверх, будет такой же, с которой поршень сжимает газ. Следовательно, на всех стадиях процесса давление газа и противодавление поршня должны быть точно уравновешены. Изменение состояния при этом может быть только квазистатическим, состоящим из последовательных равновесных состояний.

Кроме квазистатичности изменения состояния для обратимости процесса необходимо, чтобы на всех этапах процесса отсутствовало трение. При равенстве работ расширения и сжатия энергия не

Рис. 3.2. Устройство для обратимого сжатия и расширения газа

в изолированном цилиндре

 

должна затрачиваться на трение между поршнем и цилиндром и в других частях механизма. Должна также отсутствовать пластическая деформация деталей механизма, так как затрачиваемая при этом работа не может быть возвращена. Трение, пластическая деформация и другие подобные явления объединяются названием диссипационные эффекты.

Обратимые процессы представляют собой предельные случаи действительно протекающих необратимых процессов.

Квазистатические изменения состояния не могут быть осуществлены в точности; идеализацией является и полное отсутствие трения. Обратимые процессы характеризуются наивысшим совершенством и отсутствием потерь при энергопреобразованиях. Обратимые процессы являются идеальными процессами, по которым можно оценивать качество и эффективность технических установок; в этом состоит одна из основных задач технической термодинамики.

 

Date: 2015-05-09; view: 915; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию