Ключова разлика - Цикличен срещу обратим процес
Цикличният процес и обратимият процес се отнасят до началните и крайните състояния на системата след завършване на работата. Началното и крайното състояние на системата обаче влияят на тези процеси по два различни начина. Например при цикличен процес началното и крайното състояние са идентични след завършване на процеса, но при обратим процес процесът може да бъде обърнат, за да получи първоначалното си състояние. Съответно цикличният процес може да се разглежда като обратим процес. Но обратимият процес не е непременно цикличен процес, той е само процес, който може да бъде обърнат. Това е ключовата разлика между цикличен и обратим процес.
Какво е цикличен процес?
Цикличният процес е процес, при който системата се връща в същото термодинамично състояние, в което е започнала. Цялостната промяна на енталпията в цикличен процес е равна на нула, тъй като няма промяна в крайното и началното термодинамично състояние. С други думи, вътрешната енергийна промяна в цикличния процес също е нула. Защото, когато системата претърпи цикличен процес, началното и крайното вътрешно енергийно ниво са равни. Работата, извършена от системата в цикличен процес, е равна на абсорбираната от системата топлина.
Какво е обратим процес?
Обратим процес е процес, който може да бъде обърнат, за да получи първоначалното си състояние, дори след като процесът е завършен. По време на този процес системата е в термодинамично равновесие със заобикалящата я среда. Следователно, това не увеличава ентропията на системата или околната среда. Обратим процес може да се направи, ако общата топлина и общият обмен на работа между системата и околната среда са нула. Това на практика не е възможно в природата. Може да се разглежда като хипотетичен процес. Защото наистина е трудно да се постигне обратим процес.
Каква е разликата между цикличен и обратим процес?
Определение:
Цикличен процес: Казва се, че процесът е цикличен, ако първоначалното състояние и крайното състояние на системата са идентични, след изпълнение на процес.
Обратим процес: Казва се, че процесът е обратим, ако системата може да бъде възстановена в първоначалното си състояние след завършване на процеса. Това се прави чрез безкрайно малка промяна в някои свойства на системата.
Примери:
Цикличен процес: Следващите примери могат да се разглеждат като циклични процеси.
- Разширяване при постоянна температура (T).
- Отстраняване на топлина при постоянен обем (V).
- Компресия при постоянна температура (T).
- Добавянето на топлина при постоянен обем (V).
Обратим процес: Обратимите процеси са идеални процеси, които никога не могат да бъдат постигнати практически. Но има някои реални процеси, които могат да се считат за добри приближения.
Пример: цикъл на Карно (теоретична концепция, предложена от Николас Леонард Сади Карно през 1824 г.
Предположения:
- Буталото, движещо се в цилиндъра, не създава триене по време на движение.
- Стените на буталото и цилиндъра са перфектни топлоизолатори.
- Предаването на топлина не влияе на температурата на източника или мивката.
- Работният флуид е идеален газ.
- Компресията и разширяването са обратими.
Имоти:
Цикличен процес: Работата, извършена върху газа, е равна на работата, извършена от газа. Освен това вътрешната енергия и промяната на енталпията в системата са равни на нула в цикличен процес.
Обратим процес: По време на обратим процес системата е в термодинамично равновесие помежду си. За това процесът трябва да се осъществи за безкрайно малко време, а топлинното съдържание на системата остава постоянно по време на процеса, Следователно ентропията на системата остава постоянна.
С любезното съдействие на изображението:
1. „Цикъл на Стърлинг” от Zephyris в английската езикова Уикипедия. [CC BY-SA 3.0] чрез Commons
2. „Carnot heat engine 2“от Ерик Габа (Sting - fr: Sting) - Собствена работа [Public Domain] чрез Commons
