Ի՞նչ տարբերություն կա իզոթերմային և քվաս-ստատիկ գործընթացների միջև:


պատասխանել 1:

Քվաս-ստատիկ նշանակում է շատ դանդաղ. Բավականաչափ դանդաղ, որ համակարգում կամ շրջակա միջավայրում էնդոպիայի առաջացնող պրոցեսների բազմաթիվ տեսակներ, որոնք կախված են ինչ-որ բանի փոփոխության արագությունից (մտածեք հաստ յուղից շփման մասին): Օրինակ ՝ շատ համակարգեր տաքանում են, երբ դրանք սեղմում ես: Եթե ​​դա ստեղծում է մեծ ջերմաստիճանային տարբերություն համակարգի և շրջակա միջավայրի միջև, ստեղծվում է զուտ ենթատրոպիա, քանի որ համակարգը բարձր ջերմաստիճանում թողնելով ջերմությունը ենթադրում է ավելի քիչ էնտրոպ, քան նույն ջերմությունը ավելացնում է էտրոպիա, երբ այն ցածր ջերմաստիճանում է: մտնում է շրջակա միջավայր dS = δQ / T- ից հետո: Այնուամենայնիվ, եթե սեղմումը իրականացնում եք շատ դանդաղ, որպեսզի ջերմությունը կարողանա փախչել ջերմաստիճանի շատ փոքր տարբերությամբ, ապա enterropy- ի բարձրացումը նույնպես փոքր է:

Հետևաբար, սա գրեթե միշտ անհրաժեշտ պայման է, որպեսզի տոտալ enterropy- ն չբարձրանա, բայց հաճախ դա բավարար չէ: Եթե ​​համակարգում կամ միջավայրում կա ինչ-որ բան, որը համեմատելի է չոր շփման հետ, ապա մեխանիկական էներգիան վերածվում է ջերմային էներգիայի, որը ստեղծում է էնտոպիա, և դա կանի նույնը ՝ անկախ նրանից, թե որքան դանդաղ են շարժվում իրերը

1. Գործընթաց ՝ անընդհատ ճնշմամբ (իզոբարային գործընթաց). P = կայուն

W1-2 = V1 - V2 p dV = p (V2 - V1)

2. Կայուն ծավալի գործընթաց (իզոքորիկ գործընթաց). V = կայուն

W1-2 = V1 - V2 p dV = 0

3. Իզոթերմային գործընթաց. PV = կայուն = C

Հետևաբար p = C / V

W1-2 = V1 · V2 pdV = V1 · V2 (C / V) dV = p1V1 տեղեկամատյան (V2 / V1) [Da C = p1V1]

4. Պոլիտրոպիկ գործընթաց. PVn = կայուն = C, որտեղ 'n' - ը հաստատուն է, որը տրվելու է հատուկ խնդրի համար

Հետևաբար p = C / Vn, որտեղ pVn = C = p1V1n = p2V2n

W1-2 = V1 · V2 pdV = V1 · V2 (C / Vn) dV = (p1V1-p2V2) / (n-1) = (p1V1 / n-1) * [1- (p2 / p1) n- 1 ]

Իդեալական գազի համար pV = mRT,

W1-2 = mR (T2-T1) / n-1

Իզոթերմային գործընթացն այն համակարգի փոփոխությունն է, որի դեպքում ջերմաստիճանը մնում է կայուն. ΔT = 0. Սա սովորաբար տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ համակարգը շփման մեջ է արտաքին ջերմային ջրամբարի (ջերմային բաղնիքի) հետ, և համակարգի փոփոխությունը դանդաղ է, որ այն փոխվի: համակարգը կարող է շարունակել հարմարվել ջրամբարի ջերմաստիճանին ջերմության փոխանակման միջոցով: Ի հակադրություն, դա ադիաբատ գործընթաց է, որում համակարգը իր շրջապատի հետ ջերմություն չի փոխանակում (Q = 0): Այլ կերպ ասած, իզոթերմային գործընթացում ΔT = 0 արժեքը և, հետևաբար, ներքին էներգիայի փոփոխությունը ΔU = 0 (միայն իդեալական գազի համար), բայց Q ≤ 0, մինչդեռ adiabatic գործընթացում ΔT ≤ 0, բայց Q = 0 է

Պարզ ասած, իզոթերմային գործընթացներում

մինչ adiabatic գործընթացներում

Օրինակներ [խմբագրել]

Իզոթերմային գործընթացները կարող են առաջանալ ցանկացած տիպի համակարգում, որի դեպքում հնարավոր է կարգավորել ջերմաստիճանը, ներառյալ բարձր կառուցվածքային մեքենաները և նույնիսկ կենդանի բջիջները: Որոշ ջերմային շարժիչների ցիկլերի որոշ մասեր իրականացվում են իզոթերմորեն (օրինակ ՝ Կարնոտի ցիկլում):

[1]

Քիմիական ռեակցիաների ջերմոդինամիկական վերլուծության մեջ սովորական է նախ վերլուծել, թե ինչ է տեղի ունենում իզոթերմային պայմաններում, այնուհետև հաշվի առնել ջերմաստիճանի ազդեցությունը:

[2]

Փուլային փոփոխությունները, ինչպիսիք են հալումը կամ գոլորշիացումը, նույնպես իզոթերմային գործընթացներ են, եթե դրանք սովորաբար տեղի են ունենում մշտական ​​ճնշման տակ:

[3]

Իզոթերմային գործընթացները հաճախ օգտագործվում են և հանդիսանում են ավելի բարդ, ոչ իզոթերմալ գործընթացների վերլուծության մեկնարկային կետ:

Իզոթերմային գործընթացները առանձնահատուկ հետաքրքրություն են առաջացնում իդեալական գազերի համար: Դա ouուլի երկրորդ օրենքի հետևանքն է, որում ասվում է, որ իդեալական գազի ֆիքսված քանակության ներքին էներգիան կախված է միայն դրա ջերմաստիճանից:

[4]

Իդեալական գազի ներքին էներգիան հետևաբար կայուն է իզոթերմային գործընթացում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ իդեալական գազում միջմոլեկուլային ուժեր չկան:

[4]

Նկատի ունեցեք, որ սա վերաբերում է միայն իդեալական գազերին: Ներքին էներգիան կախված է ինչպես հեղուկների, պինդ նյութերի, այնպես էլ իրական գազերի ճնշումից և ջերմաստիճանից:

[5]

Գազի իզոթերմային սեղմումը աշխատում է համակարգի վրա `ծավալը կրճատելու և ճնշումը մեծացնելու համար:

[4]

Գազի վրա աշխատելը մեծացնում է ներքին էներգիան և հակված է ջերմաստիճանի բարձրացմանը: Մշտական ​​ջերմաստիճանը պահպանելու համար էներգիան պետք է համակարգը թողնի որպես ջերմություն և մտնի շրջակա միջավայր: Եթե ​​գազը իդեալական է, էներգիայի քանակը, որը մտնում է շրջակա միջավայր, համապատասխանում է գազի վրա կատարված աշխատանքին, քանի որ ներքին էներգիան չի փոխվում: Իզոթերմային ընդլայնման դեպքում համակարգին մատակարարվող էներգիան ազդում է շրջակա միջավայրի վրա: Ամեն դեպքում, գազի ծավալը փոխելը կարող է օգտակար մեխանիկական աշխատանքներ կատարել `հարմար կապի միջոցով: Հաշվարկների վերաբերյալ մանրամասների համար տե՛ս Աշխատանքի հաշվարկ:

Ադիաբատիկ պրոցեսի համար, որի մեջ ոչ մի ջերմություն չի ներթափանցում գազից դուրս կամ դուրս գալիս, քանի որ դրա բեռնարկղը լավ մեկուսացված է, Q = 0. Նույնիսկ եթե աշխատանք չի արվում, i. Հ. Ազատ ընդլայնում, ներքին էներգիան չի փոխվում: Իդեալական գազի համար սա նշանակում է, որ գործընթացը նույնպես իզոտերմա է:

[4]

Հայտարարությունն այն մասին, որ գործընթացն իզոտերմալ է, հետևաբար բավարար չէ հստակ գործընթաց ցույց տալու համար: