Dans cet article, nous examinerons les processus thermodynamiques. Faisons connaissance avec leurs variétés et leurs caractéristiques qualitatives, et étudions également le phénomène des processus circulaires qui ont les mêmes paramètres aux points initial et final.
Présentation
Les processus thermodynamiques sont des phénomènes dans lesquels il y a un changement macroscopique dans la thermodynamique de l'ensemble du système. La présence d'une différence entre l'état initial et l'état final est appelée processus élémentaire, mais il faut que cette différence soit infiniment petite. La zone de l'espace dans laquelle ce phénomène se produit est appelée le corps de travail.
Selon le type de stabilité, on peut faire la distinction entre l'équilibre et le non-équilibre. Le mécanisme d'équilibre est un processus dans lequel tous les types d'états traversés par le système sont liés à l'état d'équilibre. La mise en œuvre de tels processus se produit lorsque le changement se déroule assez lentement, ou, en d'autres termes, que le phénomène est de nature quasi statique.
PhénomènesLe type thermique peut être divisé en processus thermodynamiques réversibles et irréversibles. Les mécanismes réversibles sont ceux dans lesquels il est possible de réaliser le processus dans le sens opposé, en utilisant les mêmes états intermédiaires.
Transfert de chaleur adiabatique
La voie adiabatique du transfert de chaleur est un processus thermodynamique se produisant à l'échelle du macrocosme. Une autre caractéristique est le manque d'échange de chaleur avec l'espace environnant.
Les recherches à grande échelle sur ce processus remontent au début du XVIIIe siècle.
Les types de processus adiabatiques sont un cas particulier de la forme polytropique. Cela est dû au fait que sous cette forme, la capacité calorifique du gaz est nulle, ce qui signifie qu'il s'agit d'une valeur constante. Il n'est possible d'inverser un tel processus que s'il existe un point d'équilibre de tous les instants dans le temps. Les changements de l'indice d'entropie ne sont pas observés dans ce cas ou se déroulent trop lentement. Il existe un certain nombre d'auteurs qui ne reconnaissent les processus adiabatiques que dans les processus réversibles.
Le processus thermodynamique d'un gaz de type idéal sous la forme d'un phénomène adiabatique décrit l'équation de Poisson.
Système isochore
Le mécanisme isochore est un processus thermodynamique basé sur un volume constant. Il peut être observé dans des gaz ou des liquides suffisamment chauffés dans un récipient à volume constant.
Processus thermodynamique d'un gaz parfait sous forme isochore, permet aux moléculesmaintenir des proportions en fonction de la température. Cela est dû à la loi de Charles. Pour les gaz réels, ce dogme de la science ne s'applique pas.
Système Isobar
Le système isobare est présenté comme un processus thermodynamique qui se produit en présence d'une pression constante à l'extérieur. Débit IP à un rythme suffisamment lent, permettant de considérer la pression à l'intérieur du système comme constante et correspondant à la pression extérieure, peut être considérée comme réversible. En outre, de tels phénomènes incluent le cas dans lequel le changement dans le processus mentionné ci-dessus se déroule à faible vitesse, ce qui permet de considérer la pression comme constante.
Perform I.p. possible dans un système alimenté (ou retiré) à la chaleur dQ. Pour ce faire, il est nécessaire d'étendre le travail Pdv et de changer le type d'énergie interne dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Changements du niveau d'entropie – dS, T – valeur absolue de la température.
Les processus thermodynamiques des gaz parfaits dans le système isobare déterminent la proportionnalité du volume avec la température. Les gaz réels utiliseront une certaine quantité de chaleur pour modifier le type moyen d'énergie. Le travail d'un tel phénomène est égal au produit de la pression externe et des variations de volume.
Phénomène isotherme
L'un des principaux processus thermodynamiques est sa forme isotherme. Il se produit dans les systèmes physiques, avec une température constante.
Pour réaliser ce phénomènele système, en règle générale, est transféré à un thermostat, avec une énorme conductivité thermique. L'échange mutuel de chaleur se déroule à un rythme suffisant pour dépasser le rythme du processus lui-même. Le niveau de température du système est presque impossible à distinguer des lectures du thermostat.
Il est également possible de réaliser le processus de nature isotherme en utilisant des dissipateurs et (ou) des sources de chaleur, en contrôlant la constance de la température à l'aide de thermomètres. L'un des exemples les plus courants de ce phénomène est l'ébullition de liquides sous pression constante.
Phénomène isentropique
La forme isentropique des processus thermiques se déroule dans des conditions d'entropie constante. Les mécanismes de nature thermique peuvent être obtenus à l'aide de l'équation de Clausius pour les processus réversibles.
Seuls les processus adiabatiques réversibles peuvent être qualifiés d'isentropiques. L'inégalité de Clausius stipule que les types irréversibles de phénomènes thermiques ne peuvent pas être inclus ici. Cependant, la constance de l'entropie peut également être observée dans un phénomène thermique irréversible, si le travail dans le processus thermodynamique sur l'entropie est fait de telle manière qu'elle est immédiatement supprimée. En regardant les diagrammes thermodynamiques, les lignes représentant les processus isentropiques peuvent être appelées adiabats ou isentropes. Le plus souvent, ils recourent au prénom, ce qui est dû à l'incapacité de représenter correctement les lignes sur le schéma caractérisant le processus de nature irréversible. L'explication et l'exploitation ultérieure des processus isentropiques sont d'une grande importance.valeur, car il est souvent utilisé pour atteindre des objectifs, des connaissances pratiques et théoriques.
Type de processus isenthalpy
Le processus d'Isenthalpie est un phénomène thermique observé en présence d'enthalpie constante. Les calculs de son indicateur se font grâce à la formule: dH=dU + d(pV).
L'enthalpie est un paramètre qui peut être utilisé pour caractériser un système dans lequel les changements ne sont pas observés lors du retour à l'état inverse du système lui-même et, par conséquent, sont égaux à zéro.
Le phénomène isenthalpie de transfert de chaleur peut, par exemple, se manifester dans le processus thermodynamique des gaz. Lorsque des molécules, par exemple l'éthane ou le butane, "se faufilent" à travers une cloison à structure poreuse, aucun échange de chaleur entre le gaz et la chaleur environnante n'est observé. Ceci peut être observé dans l'effet Joule-Thomson utilisé dans le processus d'obtention de températures ultra-basses. Les procédés d'isenthalpie sont précieux car ils permettent d'abaisser la température dans l'environnement sans gaspiller d'énergie.
Forme polytropique
Une caractéristique d'un processus polytropique est sa capacité à modifier les paramètres physiques du système, mais en laissant l'indice de capacité calorifique (C) constant. Les diagrammes qui affichent les processus thermodynamiques sous cette forme sont appelés polytropiques. L'un des exemples les plus simples de réversibilité se reflète dans les gaz parfaits et est déterminé à l'aide de l'équation: pV =const. P - indicateurs de pression, V - valeur volumétrique du gaz.
Process ring
Les systèmes et processus thermodynamiques peuvent former des cycles de forme circulaire. Ils ont toujours des indicateurs identiques dans les paramètres initiaux et finaux qui évaluent l'état du corps. Ces caractéristiques qualitatives incluent la surveillance de la pression, de l'entropie, de la température et du volume.
Le cycle thermodynamique se trouve dans l'expression d'un modèle de processus se produisant dans des mécanismes thermiques réels qui convertissent la chaleur en travail mécanique.
Le corps de travail fait partie des composants de chacune de ces machines.
Un processus thermodynamique réversible est présenté comme un cycle, qui a des chemins vers l'avant et vers l'arrière. Sa position réside dans un système fermé. Le coefficient total d'entropie du système ne change pas avec la répétition de chaque cycle. Pour un mécanisme dans lequel le transfert de chaleur se produit uniquement entre un appareil de chauffage ou de réfrigération et un fluide de travail, la réversibilité n'est possible qu'avec le cycle de Carnot.
Il existe un certain nombre d'autres phénomènes cycliques qui ne peuvent être inversés que lorsque l'introduction d'un réservoir de chaleur supplémentaire est atteinte. Ces sources sont appelées régénérateurs.
Une analyse des processus thermodynamiques au cours desquels se produit la régénération nous montre qu'ils sont tous communs dans le cycle de Reutlinger. Il a été prouvé par un certain nombre de calculs et d'expériences que le cycle réversible a le plus haut degré d'efficacité.
