Bu yazıda termodinamik süreçleri ele alacağız. Çeşitlerini ve niteliksel özelliklerini tanıyalım ve ayrıca başlangıç ve bitiş noktalarında aynı parametrelere sahip dairesel süreçler olgusunu inceleyelim.
Giriş
Termodinamik süreçler, tüm sistemin termodinamiğinde makroskopik bir değişimin olduğu olgulardır. Başlangıç ve son durum arasında bir farkın varlığına temel süreç denir, ancak bu farkın sonsuz derecede küçük olması gerekir. Bu fenomenin meydana geldiği uzay alanına çalışma gövdesi denir.
Kararlılığın türüne bağlı olarak, denge ve dengesizlik arasında ayrım yapılabilir. Denge mekanizması, sistemin içinden geçtiği tüm durum türlerinin denge durumu ile ilişkili olduğu bir süreçtir. Bu tür süreçlerin uygulanması, değişiklik oldukça yavaş ilerlediğinde veya başka bir deyişle, fenomen yarı statik bir yapıya sahip olduğunda gerçekleşir.
OlaylarTermal tip, tersinir ve tersinmez termodinamik işlemlere ayrılabilir. Tersinir mekanizmalar, aynı ara durumları kullanarak işlemi ters yönde gerçekleştirme olasılığının gerçekleştiği mekanizmalardır.
Adyabatik ısı transferi
Isı transferinin adyabatik yolu, makrokozmos ölçeğinde meydana gelen termodinamik bir süreçtir. Diğer bir özellik ise etraftaki boşlukla ısı alışverişinin olmamasıdır.
Bu süreçle ilgili geniş çaplı araştırmalar, on sekizinci yüzyılın başlarına kadar uzanıyor.
Adyabatik işlem türleri, politropik formun özel bir durumudur. Bunun nedeni, bu formda gaz ısı kapasitesinin sıfır olmasıdır, bu da bunun sabit bir değer olduğu anlamına gelir. Böyle bir süreci tersine çevirmek ancak zaman içindeki tüm anların bir denge noktası varsa mümkündür. Bu durumda entropi indeksindeki değişiklikler gözlemlenmez veya çok yavaş ilerler. Adyabatik süreçleri yalnızca tersinir olanlarda tanıyan birkaç yazar vardır.
İdeal tip bir gazın adyabatik bir fenomen biçimindeki termodinamik süreci Poisson denklemini tanımlar.
İzokorik sistem
İzokorik mekanizma, sabit bir hacme dayalı termodinamik bir süreçtir. Sabit hacimli bir kapta yeterince ısıtılmış gazlarda veya sıvılarda gözlenebilir.
İdeal bir gazın izokorik formdaki termodinamik süreci, moleküllerinsıcaklıkla ilgili oranları koruyun. Bunun nedeni Charles yasasıdır. Gerçek gazlar için bu bilim dogması geçerli değildir.
Isobar sistemi
İzobarik sistem, dışarıda sabit bir basınç varlığında meydana gelen termodinamik bir süreç olarak sunulur. IP akışı sistem içindeki basıncın sabit ve dış basınca karşılık gelen olarak kabul edilmesini sağlayan yeterince yavaş bir hızda, tersine çevrilebilir olarak kabul edilebilir. Ayrıca, bu tür fenomenler, yukarıda bahsedilen süreçteki değişikliğin düşük bir hızda ilerlediği ve bu da basınç sabitinin dikkate alınmasını mümkün kıldığı durumu içerir.
Perform I.p. ısı dQ'ya sağlanan (veya kaldırılan) bir sistemde mümkündür. Bunu yapmak için, Pdv işini genişletmek ve dahili enerji türünü dU, T.
değiştirmek gerekir.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Entropi seviyesindeki değişiklikler – dS, T – sıcaklığın mutlak değeri.
İdeal gazların izobarik sistemdeki termodinamik süreçleri, hacmin sıcaklıkla orantılılığını belirler. Gerçek gazlar, ortalama enerji türünde değişiklik yapmak için belirli bir miktarda ısı tüketecektir. Böyle bir olgunun çalışması, dış basıncın ve hacimdeki değişikliklerin çarpımına eşittir.
İzotermal fenomen
Temel termodinamik süreçlerden biri izotermal formudur. Sabit bir sıcaklıkta fiziksel sistemlerde oluşur.
Bu fenomeni gerçekleştirmek içinsistem, kural olarak, büyük bir termal iletkenliğe sahip bir termostata aktarılır. Karşılıklı ısı alışverişi, sürecin kendi hızını aşmak için yeterli bir oranda ilerler. Sistemin sıcaklık seviyesi, termostat okumalarından neredeyse ayırt edilemez.
Isı alıcıları ve (veya) kaynakları kullanarak izotermal yapıdaki işlemi gerçekleştirmek, termometreler kullanarak sıcaklık sabitliğini kontrol etmek de mümkündür. Bu fenomenin en yaygın örneklerinden biri, sıvıların sabit basınç altında kaynamasıdır.
İsentropik fenomen
Termal süreçlerin izentropik formu, sabit entropi koşulları altında ilerler. Tersinir süreçler için Clausius denklemi kullanılarak termal nitelikteki mekanizmalar elde edilebilir.
Yalnızca tersinir adyabatik süreçler izentropik olarak adlandırılabilir. Clausius eşitsizliği, geri dönüşü olmayan termal fenomen türlerinin buraya dahil edilemeyeceğini belirtir. Bununla birlikte, termodinamik süreçte entropi üzerindeki çalışma, hemen ortadan kaldırılacak şekilde yapılırsa, entropinin sabitliği, tersinmez bir termal fenomende de gözlemlenebilir. Termodinamik diyagramlara bakıldığında, izentropik süreçleri temsil eden çizgiler, adiyabatlar veya izentroplar olarak adlandırılabilir. Daha sık olarak, geri dönüşü olmayan bir doğa sürecini karakterize eden şemadaki çizgileri doğru bir şekilde tasvir edememenin neden olduğu ilk isme başvururlar. İzantropik süreçlerin açıklanması ve daha fazla kullanılması büyük önem taşımaktadır.değer, hedeflere ulaşmada, pratik ve teorik bilgide sıklıkla kullanıldığı için.
İsentalpi işlem türü
İsentalpi süreci, sabit entalpi varlığında gözlemlenen termal bir olgudur. Göstergesinin hesaplamaları şu formül sayesinde yapılır: dH=dU + d(pV).
Entalpi, sistemin ters durumuna döndüğünde değişikliklerin gözlemlenmediği ve buna göre sıfıra eşit olduğu bir sistemi karakterize etmek için kullanılabilen bir parametredir.
Isı transferinin izentalpi fenomeni, örneğin, gazların termodinamik sürecinde kendini gösterebilir. Moleküller, örneğin etan veya bütan, gözenekli bir yapıya sahip bir bölmeden "sıkıldığında" ve gaz ile etrafındaki ısı arasında ısı alışverişi gözlenmediğinde. Bu, ultra düşük sıcaklıklar elde etme sürecinde kullanılan Joule-Thomson etkisinde gözlemlenebilir. İzentalpi süreçleri, enerji harcamadan ortamdaki sıcaklığı düşürmeyi mümkün kıldıkları için değerlidir.
Politropik form
Politropik sürecin bir özelliği, sistemin fiziksel parametrelerini değiştirme, ancak ısı kapasitesi indeksini (C) sabit bırakma yeteneğidir. Bu formda termodinamik süreçleri gösteren diyagramlara politropik denir. Tersinirliğin en basit örneklerinden biri ideal gazlarda yansıtılır ve şu denklem kullanılarak belirlenir: pV =const. P - basınç göstergeleri, V - gazın hacimsel değeri.
İşlem halkası
Termodinamik sistemler ve süreçler dairesel bir şekle sahip döngüler oluşturabilir. Vücudun durumunu değerlendiren ilk ve son parametrelerde her zaman aynı göstergelere sahiptirler. Bu tür niteliksel özellikler, basıncın, entropinin, sıcaklığın ve hacmin izlenmesini içerir.
Termodinamik döngü, kendisini, ısıyı mekanik işe dönüştüren gerçek termal mekanizmalarda meydana gelen bir süreç modelinin ifadesinde bulur.
Çalışan gövde, bu tür her makinenin bileşenlerinin bir parçasıdır.
Tersinir bir termodinamik süreç, hem ileri hem de geri yolları olan bir döngü olarak sunulur. Konumu kapalı bir sistem içindedir. Sistem entropisinin toplam katsayısı, her döngünün tekrarı ile değişmez. Isı transferinin yalnızca bir ısıtma veya soğutma aparatı ile çalışan bir akışkan arasında gerçekleştiği bir mekanizma için, tersine çevrilebilirlik yalnızca Carnot çevrimi ile mümkündür.
Yalnızca ek bir ısı rezervuarı girişine ulaşıldığında tersine çevrilebilecek bir dizi başka döngüsel fenomen vardır. Bu tür kaynaklara rejeneratör denir.
Yenilenmenin gerçekleştiği termodinamik süreçlerin analizi, bunların hepsinin Reutlinger döngüsünde ortak olduğunu gösteriyor. Tersinir çevrimin en yüksek verimliliğe sahip olduğu bir dizi hesaplama ve deneyle kanıtlanmıştır.
