Ключова разлика – цикличен срещу обратим процес
Цикличният процес и обратимият процес се отнасят до началните и крайните състояния на системата след приключване на работата. Началното и крайното състояние на системата обаче влияят върху 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 един цикличен процес може да се разглежда като обратим процес. Но обратимият процес не е непременно цикличен процес, това е само процес, който може да бъде обърнат. Това е основната разлика между цикличен и обратим процес.
Какво е цикличен процес?
Цикличният процес е процес, при който системата се връща към същото термодинамично състояние, в което е започнала. Общата промяна на енталпията в цикличен процес е равна на нула, тъй като няма промяна в крайното и началното термодинамично състояние. С други думи, промяната на вътрешната енергия в цикличен процес също е нула. Защото, когато една система претърпява цикличен процес, началните и крайните нива на вътрешна енергия са равни. Работата, извършена от системата в цикличен процес, е равна на топлината, погълната от системата.
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 не увеличава ентропията на системата или околността. Може да се осъществи обратим процес, ако общата топлина и общият обмен на работа между системата и околната среда са нула. Това практически 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?
Дефиниция:
Цикличен процес: За даден процес се казва, че е цикличен, ако първоначалното състояние и крайното състояние на системата са идентични след изпълнение на процес.
Обратим процес: За един процес се казва, че е обратим, ако системата може да бъде възстановена до първоначалното си състояние, след като процесът е завършен. Това се прави чрез извършване на безкрайно малка промяна в някакво свойство на системата.
Примери:
Цикличен процес: Следните примери могат да се считат за циклични процеси.
- Разширение при постоянна температура (T).
- Отстраняване на топлина при постоянен обем (V).
- Компресия при постоянна температура (T).
- Добавяне на топлина при постоянен обем (V).
Обратим процес: Обратимите процеси са идеални процеси, които никога не могат да бъдат постигнати на практика. Но има някои реални процеси, които могат да се считат за добри приближения.
Пример: Цикъл на Карно (теоретична концепция, предложена от Никола Леонард Сади Карно през 1824 г.
Предположения:
- Буталото, което се движи в цилиндъра, не създава никакво триене по време на движение.
- Стените на буталото и цилиндъра са идеални топлоизолатори.
- Преносът на топлина не влияе на температурата на източника или поглъщателя.
- Работната течност е идеален газ.
- Компресията и разширяването са обратими.
Свойства:
Цикличен процес: Работата, извършена върху газа, е равна на работата, извършена от газа. Освен това промяната на вътрешната енергия и енталпията в системата е равна на нула при цикличен процес.
Обратим процес: По време на обратим процес системата е в термодинамично равновесие помежду си. За това процесът трябва да се случи за безкрайно малко време и топлинното съдържание на системата остава постоянно по време на процеса. Следователно ентропията на системата остава постоянна.
