Dalam artikel ini kita akan membahas proses termodinamika. Mari berkenalan dengan varietas dan karakteristik kualitatifnya, serta mempelajari fenomena proses melingkar yang memiliki parameter yang sama pada titik awal dan akhir.
Pengantar
Proses termodinamika adalah fenomena di mana ada perubahan makroskopik termodinamika seluruh sistem. Adanya perbedaan antara keadaan awal dan akhir disebut proses elementer, tetapi perbedaan ini harus sangat kecil. Area ruang di mana fenomena ini terjadi disebut benda kerja.
Berdasarkan jenis kestabilannya, dapat dibedakan antara kesetimbangan dan tidak seimbang. Mekanisme kesetimbangan adalah proses di mana semua jenis keadaan yang melaluinya sistem mengalir terkait dengan keadaan kesetimbangan. Implementasi proses tersebut terjadi ketika perubahan berlangsung agak lambat, atau, dengan kata lain, fenomena tersebut bersifat quasi-statis.
FenomenaJenis termal dapat dibagi menjadi proses termodinamika reversibel dan ireversibel. Mekanisme reversibel adalah mekanisme di mana kemungkinan direalisasikan untuk melakukan proses dalam arah yang berlawanan, menggunakan keadaan perantara yang sama.
Perpindahan panas adiabatik
Cara adiabatik perpindahan panas adalah proses termodinamika yang terjadi pada skala makrokosmos. Ciri lainnya adalah tidak adanya pertukaran panas dengan ruang sekitar.
Penelitian skala besar tentang proses ini dimulai pada awal abad kedelapan belas.
Jenis proses adiabatik adalah kasus khusus dari bentuk politropik. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam bentuk ini kapasitas kalor gas adalah nol, yang berarti merupakan nilai konstan. Adalah mungkin untuk membalikkan proses seperti itu hanya jika ada titik keseimbangan dari semua momen dalam waktu. Perubahan indeks entropi tidak diamati dalam kasus ini atau berjalan terlalu lambat. Ada beberapa penulis yang mengenali proses adiabatik hanya dalam proses reversibel.
Proses termodinamika gas tipe ideal berupa fenomena adiabatik menjelaskan persamaan Poisson.
Sistem isokhorik
Mekanisme isokhorik adalah proses termodinamika berdasarkan volume konstan. Hal ini dapat diamati pada gas atau cairan yang telah cukup dipanaskan dalam bejana dengan volume konstan.
Proses termodinamika gas ideal dalam bentuk isokhorik, memungkinkan molekulmempertahankan proporsi dalam kaitannya dengan suhu. Ini karena hukum Charles. Untuk gas nyata, dogma sains ini tidak berlaku.
Sistem ISObar
Sistem isobarik disajikan sebagai proses termodinamika yang terjadi dengan adanya tekanan konstan di luar. aliran ip pada kecepatan yang cukup lambat, memungkinkan tekanan di dalam sistem dianggap konstan dan sesuai dengan tekanan eksternal, dapat dianggap reversibel. Juga, fenomena tersebut termasuk kasus di mana perubahan dalam proses yang disebutkan di atas berlangsung pada tingkat yang rendah, yang memungkinkan untuk mempertimbangkan konstanta tekanan.
Lakukan I.p. mungkin dalam sistem yang disuplai (atau dihilangkan) ke panas dQ. Untuk melakukan ini, perlu untuk memperluas pekerjaan Pdv dan mengubah jenis energi internal dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Perubahan tingkat entropi – dS, T – nilai mutlak suhu.
Proses termodinamika gas ideal dalam sistem isobarik menentukan proporsionalitas volume dengan suhu. Gas nyata akan menggunakan sejumlah panas untuk membuat perubahan jenis energi rata-rata. Kerja dari fenomena seperti itu sama dengan hasil kali tekanan luar dan perubahan volume.
Fenomena isotermal
Salah satu proses termodinamika utama adalah bentuk isotermalnya. Itu terjadi dalam sistem fisik, dengan suhu konstan.
Untuk mewujudkan fenomena inisistem, sebagai suatu peraturan, ditransfer ke termostat, dengan konduktivitas termal yang sangat besar. Pertukaran panas timbal balik berlangsung pada tingkat yang cukup untuk menyalip tingkat proses itu sendiri. Tingkat suhu sistem hampir tidak dapat dibedakan dari pembacaan termostat.
Hal ini juga memungkinkan untuk melakukan proses yang bersifat isotermal menggunakan heat sink dan (atau) sumber, mengontrol keteguhan suhu menggunakan termometer. Salah satu contoh paling umum dari fenomena ini adalah mendidihnya cairan di bawah tekanan konstan.
Fenomena isentropik
Bentuk isentropik dari proses termal berlangsung dalam kondisi entropi konstan. Mekanisme yang bersifat termal dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan Clausius untuk proses reversibel.
Hanya proses adiabatik reversibel yang dapat disebut isentropik. Ketidaksetaraan Clausius menyatakan bahwa jenis fenomena termal yang tidak dapat diubah tidak dapat dimasukkan di sini. Namun, keteguhan entropi juga dapat diamati dalam fenomena termal ireversibel, jika pekerjaan dalam proses termodinamika pada entropi dilakukan sedemikian rupa sehingga segera dihilangkan. Melihat diagram termodinamika, garis yang mewakili proses isentropik dapat disebut sebagai adiabat atau isentrop. Lebih sering mereka menggunakan nama depan, yang disebabkan oleh ketidakmampuan untuk menggambarkan dengan benar garis-garis pada diagram yang mencirikan proses yang bersifat ireversibel. Penjelasan dan eksploitasi lebih lanjut dari proses isentropik sangat penting.nilai, seperti yang sering digunakan dalam mencapai tujuan, pengetahuan praktis dan teoritis.
Jenis proses isenthalpy
Proses isenthalpi adalah fenomena termal yang diamati dengan adanya entalpi konstan. Perhitungan indikatornya dilakukan dengan rumus: dH=dU + d(pV).
Enthalpy adalah parameter yang dapat digunakan untuk mengkarakterisasi sistem di mana perubahan tidak diamati setelah kembali ke keadaan terbalik dari sistem itu sendiri dan, karenanya, sama dengan nol.
Fenomena isenthalpi perpindahan panas dapat, misalnya, memanifestasikan dirinya dalam proses termodinamika gas. Ketika molekul, misalnya, etana atau butana, "diperas" melalui partisi dengan struktur berpori, dan pertukaran panas antara gas dan panas di sekitar tidak diamati. Ini dapat diamati dalam efek Joule-Thomson yang digunakan dalam proses memperoleh suhu ultra-rendah. Proses isenthalpy sangat berharga karena memungkinkan untuk menurunkan suhu di dalam lingkungan tanpa membuang energi.
Bentuk politropik
Karakteristik proses politropik adalah kemampuannya untuk mengubah parameter fisik sistem, tetapi membiarkan indeks kapasitas panas (C) konstan. Diagram yang menampilkan proses termodinamika dalam bentuk ini disebut politropik. Salah satu contoh paling sederhana dari reversibilitas tercermin dalam gas ideal dan ditentukan dengan menggunakan persamaan: pV =const. P - indikator tekanan, V - nilai volumetrik gas.
Proses cincin
Sistem dan proses termodinamika dapat membentuk siklus yang berbentuk lingkaran. Mereka selalu memiliki indikator identik dalam parameter awal dan akhir yang mengevaluasi keadaan tubuh. Karakteristik kualitatif tersebut meliputi pemantauan tekanan, entropi, suhu dan volume.
Siklus termodinamika menemukan dirinya dalam ekspresi model proses yang terjadi dalam mekanisme termal nyata yang mengubah panas menjadi kerja mekanis.
Badan kerja adalah bagian dari komponen setiap mesin tersebut.
Proses termodinamika reversibel disajikan sebagai siklus, yang memiliki jalur maju dan mundur. Posisinya terletak pada sistem tertutup. Koefisien total entropi sistem tidak berubah dengan pengulangan setiap siklus. Untuk mekanisme di mana perpindahan panas hanya terjadi antara peralatan pemanas atau pendingin dan fluida kerja, reversibilitas hanya dimungkinkan dengan siklus Carnot.
Ada sejumlah fenomena siklik lain yang hanya dapat dibalikkan ketika pemasukan reservoir panas tambahan tercapai. Sumber seperti itu disebut regenerator.
Analisis proses termodinamika di mana regenerasi terjadi menunjukkan kepada kita bahwa semuanya umum dalam siklus Reutlinger. Telah dibuktikan dengan sejumlah perhitungan dan percobaan bahwa siklus reversibel memiliki tingkat efisiensi tertinggi.
