Процесс называется обратимым, если возможно возвращение системы в исходное состояние с возвращением к исходному всех параметров системы. В противном случае процесс является необратимым.
Равновесность процессов осуществляет их обратимость. Пример: медленное сжатие и такое же медленное расширение ® в окружающей среде не оставляет никаких следов, совершившихся в системе процессов.
Тот же процесс, проведенный достаточно быстро с конечными скоростями является необратимым. Работа сжатия будет больше равновесной, работа расширения - меньше или в лучшем случае равна ей. Даже если вслед за быстрым сжатием предусмотреть медленное расширение, газ будет не в состоянии вернуть в полном количестве работу, затраченную на его сжатие ® неизбежны отличия конечного состояния от исходного: внутренняя энергия газа окажется более высокой чем перед сжатием.
Резюме: понятия равновесность - обратимость; неравновесность - необратимость - адекватны.
Уравнения состояния с двумя степенями свободы могут быть представлены графически в виде некоторой поверхности, которую называют термодинамической или поверхностью состояний.
Рис. 1.1.
1 - поверхность состояний; ДА - фигуративные точки;
ВС - изохорный процесс; АС - изотермический процесс;
ЕВ - изобарный процесс; АВ - линия процесса
Любое равновесное состояние системы изображается на поверхности состояний точкой ( ДА) с координатами Тд; Рд; uд .
Точка А на поверхности состояний называется изображающей
( фигуративной ).
Совокупность таких точек дает на поверхности состояний линию АВ, называемую линией процесса.
На практике удобнее пользоваться двухмерными изображениями в виде проекций линий процессов на соответствующие плоскости.
Сечение поверхности 1 плоскостью ^ оси uдает на плоскости ТР изохорный процесс (ВС): Т = f(P) или Р = f(Т) при u const.
Сечение плоскостями ^ оси Т дает изотермический ( изотермный ) процесс: (АС) на плоскости Рu. Изображение процессов на этой плоскости часто называют u Р - диаграммой или рабочей диаграммой процессов. Р = f(u) при Т = const.
Сечение плоскостями ^ оси Р определяет на плоскости Тuизобарный процесс ЕВ: u = f (T) при P = const.
В системе u P - диаграмм.
Рис. 1.2.
Существенное значение в термодинамике имеют замкнутые или круговые процессы, то есть такие термодинамические процессы при которых система, пройдя через ряд последовательных состойний, возвращается в исходное. Такие процессы называют термодинамичес-кими циклами.
Изменение параметра состояния в любом термодинамическом процессе не зависит от вида процесса, а определяется только начальным и конечным состоянием системы. ® Любой параметр состояния является также и функцией состояния системы.
Существуют параметры, не зависящие от массы ( Т, Р) - интенсивные и зависящие от массы системы ( энергия, скорость, энтропия ) - аддитивные ( экстенсивные ).
Энергия - фундаментальное понятие в термодинамике.
Сумма всех работ, произведенной окружающей средой над системой и количество теплоты, подведенной к ней извне, понимается как приращение энергии системы DЕ,происшедшее в результате термодинамического процесса:
åL е k + Q = DЕ , ( 1.1)
k
DЕ - зависит исключительно от начального и конечного состояний системы и не зависит от характера термодинамических процессов. ® DЕ ® функция состояния системы.
Энергия изолированной системы остается постоянной при любых условиях взаимодействия образующих ее элементов.
Закон сохранения энергии:
- для циклов DЕц = fdE = 0;
- для системы энергия ( из определения) - мера способности системы производить работу против окружающей среды и отдавать теплоту.
Часть энергии системы, не связанная с положением системы в поле внешних сил и с движением системы относительно окружающей Среды - внутренняя энергия системы (DU).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.