Термодинамический процесс. Равновесный и неравновесный необратимый процессы. Круговые процессы (циклы)

В результате взаимодействия термодинамической системы с окружающей средой (подвод к телу теплоты или работы) состояние рабочего тела, определяемое параметрами, изменяется

Следовательно, любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее параметров, называется термодинамическим процессом.

Равновесным процессом называется процесс, представляющий собой непрерывную пос- ледовательность равновесных состояний. В таком процессе физические параметры изменяются бесконечно медленно, так что система все время находится в равновесном состоянии.

Неравновесным процессом называется термодинамический процесс, представляющий собой последовательность состояний, среди которых не все являются равновесными.

Обратимым процессом называется процесс, который может происходить в прямом и обратном (противоположном) направлениях и притом так, что при обратном процессе (т.е. при возращении к исходному состоянию) система при изменении внешних условий в обратной последовательности переходит от конечного состояния к начальному через все те же равновесные состояния, что и в случае прямого процесса, но только в обратном порядке, без появления в самой системе или окружающей среде каких-либо остаточных конечных изменений.

Необратимый термодинамический процесс – это процесс, при котором в прямом и обратном направлениях система не возвращается в исходное состояние.

Для непрерывного превращения теплоты в работу разомкнутый процесс непригоден и должен быть заменен замкнутым (круговым) циклом. Для повторного получения работы необходимо возвратить рабочее тело в исходное состояние, т.е. сжать рабочее тело.

На сжатие рабочего тела должна быть затрачена работа. Процесс сжатия рабочего тела нужно осуществлять по пути, отличному от пути процесса расширения. В противном случае полезная (суммарная) работа, полученная в результате кругового процесса, будет равна нулю: = 0, при

Поэтому путь процесса сжатия выбирается таким, чтобы работа сжатия по абсолютной величине была меньше работы расширения. (Рис. 1.2).

Рабочее тело расширяется по кривой (1-3-2). При этом работа расширения численно равна пл. (1-3-2-4-5-1). Процесс возвращения рабочего тела из конечного состояния 2 в начальное состояние 1 может осуществляться одним из следующих путей:

1. По кривой сжатия (2-3-1). При этом работа сжатия (пл. 2-3-1-5-4-2) будет равна работе расширения (1-3-2-4-5-1). В результате суммарная работа в таком круговом процессе равна нулю.

2. По кривой сжатия (2-6-1), располдоженной над кривой расширения (1-3-2). При этом работа сжатия (пл.2-6-1-5-4-2) больше работы расширения (пл. 1-3-2-4--2) больше работы расширения (пл.1-3-2-4-5-1). Суммарная работа в таком круговом процессе будет отрицательной.

3. По кривой сжатия (2-7-1), расположенной ниже кривой расширения. В этом круговом процессе работа расширения (пл. 1-3-2- 4-5-1) больше работы сжатия (пл. 2-7-1-5-4-2), а площадь, ограниченная замкнутой кривой (1-3-2-7-1), представляет собой полезную работу цикла.

Многократно, повторяя такой круговой процесс, можно за счёт подвода теплоты получить любое количество работы.

Циклы, в которых теплота превращается в положительную работу, называются прямыми. Такие циклы в pv - диаграмме протекают по часовой стрелке. По прямым циклам работают тепловые двигатели.

Цикл, протекающий против часовой стрелки, называется обратным. В нём работа сжатия больше работы расширения. По обратным циклам работают холодильные машины.

Циклы могут быть обратимыми и необратимыми.

Обратимым термодинамическим циклом называется цикл, все процессы в котором обратимы.

Необратимым термодинамическим циклом называется цикл, в котором хотя бы один из составляющих его процессов необратим.

Дата добавления: 2014-11-29