Ключевая разница – циклический и обратимый процессы
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 вспять, чтобы получить его начальное состояние. Соответственно, циклический процесс можно рассматривать как обратимый процесс. Но обратимый процесс не обязательно является циклическим процессом, это всего лишь процесс, который можно обратить вспять. В этом ключевое отличие циклического процесса от обратимого.
Что такое циклический процесс?
Циклический процесс – это процесс, при котором система возвращается в то же термодинамическое состояние, в котором она началась. Общее изменение энтальпии в циклическом процессе равно нулю, так как нет изменения конечного и начального термодинамического состояния. Другими словами, изменение внутренней энергии в циклическом процессе также равно нулю. Потому что, когда система подвергается циклическому процессу, начальный и конечный уровни внутренней энергии равны. Работа, совершаемая системой в циклическом процессе, равна теплоте, поглощаемой системой.
Что такое обратимый процесс?
Обратимый процесс - это процесс, который можно обратить, чтобы получить исходное состояние, даже после завершения процесса. В ходе этого процесса система находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Следовательно, это не увеличивает энтропию системы или окружения. Обратимый процесс возможен, если общая теплота и общий обмен работой 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 состояние 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 делается путем бесконечно малого изменения некоторого свойства системы.
Примеры:
Циклический процесс: Следующие примеры можно рассматривать как циклические процессы.
- Расширение при постоянной температуре (T).
- Отвод тепла при постоянном объеме (В).
- Сжатие при постоянной температуре (T).
- Подвод тепла при постоянном объеме (В).
Обратимый процесс: обратимые процессы - это идеальные процессы, которые никогда не могут быть реализованы на практике. Но есть некоторые реальные процессы, которые можно считать хорошим приближением.
Пример: цикл Карно (теоретическая концепция, предложенная Николя Леонаром Сади Карно в 1824 году.
Предположения:
- Движущийся в цилиндре поршень не создает трения при движении.
- Стены поршня и цилиндра являются идеальными теплоизоляторами.
- Передача тепла не влияет на температуру источника или стока.
- Рабочее тело – идеальный газ.
- Сжатие и расширение обратимы.
Свойства:
Циклический процесс: Работа, совершаемая газом, равна работе, совершаемой газом. При этом внутренняя энергия и изменение энтальпии в системе в циклическом процессе равны нулю.
Обратимый процесс: во время обратимого процесса система находится в термодинамическом равновесии друг с другом. Для этого процесс должен протекать за бесконечно малое время, а теплосодержание системы во время процесса остается постоянным. Следовательно, энтропия системы остается постоянной.
