Procesy termodynamiczne

Wyjaśniamy, jakie są procesy termodynamiczne, te, które istnieją i podajemy kilka przykładów

Jakie są procesy termodynamiczne?

Procesy termodynamiczne Są to procesy, w których badany system termodynamiczny ulega zmianie stanu. Podczas tej zmiany stanu występuje ruch energetyczny w systemie lub między systemem a otoczeniem. W rzeczywistości jest to powód, dla którego są nazywani Procesy termodynamiczne, jeśli się uwzględni termos- Odnosi się do ciepła (forma energii) i -dynamiczny Odnosi się do ruchu.

Według zmiany stanu niekoniecznie jest ono odwoływane od stałego do płynu lub płynu gazowego (chociaż są to również procesy termodynamiczne), ale do zmiany funkcji stanu, to znaczy w zmiennych, które określają stan stanu Stan systemu, taki jak temperatura, objętość i ciśnienie.

Procesy termodynamiczne występują wszędzie. W rzeczywistości praktycznie każdy proces zmiany, dla którego można zdefiniować system, można uznać za proces termodynamiczny. Od topnienia lodów po działanie silnika spalinowego lub obsługi blendera.

Rodzaje procesów termodynamicznych

Istnieje wiele różnych procesów termodynamicznych, dlatego konieczne jest ich klasyfikowanie w celu ułatwienia ich badania. Główne kryteria klasyfikacji procesów termodynamicznych są:

1. Zgodnie z kursem wymiany w systemie
2. Zgodnie z funkcją stanu, która pozostaje stała
3. Zgodnie z drugim prawem termodynamiki

1. Rodzaje procesów termodynamicznych zgodnie z kursem wymiany

• Zmiany systemu

Ten typ procesu termodynamicznego charakteryzuje się przejściem systemu ze stanu początkowego do ostatniego, oba zdefiniowane przez odpowiednią liczbę zmiennych stanu. W tego rodzaju procesach system jest w równowadze termodynamicznej zarówno w stanie początkowym, jak i w stanie końcowym, a zmiana jest spowodowana przez środka zewnętrznego.

Może ci służyć: Petri Box: Charakterystyka, funkcje, użyj przykładówPrzykład procesu zmiany w układzie, w tym przypadku zmiana stanu występuje w gazie, który znajduje się w cylindrze

Równowaga termodynamiczna jest stanem makroskopowym, który sugeruje, że system nie ulegnie zmianie w czasie, chyba że zostanie zakłócony przez jakąś siłę zewnętrzną. Może to składać się z wkładu energii w postaci ciepła, pracy, między innymi.

Należy zauważyć, że podczas badania procesów zmian w systemie wielokrotnie (choć nie zawsze) sam proces nie ma ważności, ale tylko stan początkowy i stan końcowy.

• Procesy cykliczne

W wielu sytuacjach, szczególnie w budowie maszyn opartych na procesach termodynamicznych, system jest przekazywany do zestawu procesów zmiany stanu, które rozpoczynają się od stanu początkowego, przechodzi przez zestaw stanów pośrednich i kończą się ponownie w tym samym pierwotnym stanie stanu, w ten sposób wypełniając cykl.

Procesy w cylindrze silnika spalania wewnętrznego są procesami cyklicznymi, które są stale powtarzane, aby utrzymać silnik

Procesy cykliczne nie powodują zmiany netto w stanie systemu (ponieważ zaczynają się i kończą w tym samym stanie), ale w zależności od tego, jak cykl jest przeprowadzany, mogą wytworzyć przenoszenie energii netto z części otoczenia, aby do niego inny lub między dwoma innymi osobnymi systemami.

Przykładem procesów cyklicznych jest to, co dzieje się w tłokach silnika spalania wewnętrznego, a także zestaw procesów występujących w sprężarce układów chłodzących.

• Procesy przepływu

Procesy przepływu różnią się od pozostałych dwóch rodzajów procesów, w których system składa się z materii, która znajduje się w danym momencie w pojemniku, przez który przechodzi stały przepływ materii.

Może ci służyć: glikol etylenowy: właściwości, struktura chemiczna, wykorzystujeRury w fabryce, w której występują procesy przepływu

Tego rodzaju procesy termodynamiczne są powszechnie stosowane w inżynierii, a właściwości interesujące są ogólnie wjazd energii i wyjście do i z pojemnika, ponieważ jest ona przekraczana przez materię, która może być czystą cieczą, rozwiązaniem, a mieszanka reagentów itp.

2. Rodzaje procesów termodynamicznych zgodnie z funkcją stanu, która pozostaje stała

Aby ułatwić ich analizę i interpretację, przeprowadza wiele procesów termodynamicznych, utrzymując jedną lub więcej stałych zmiennych. W ten sposób można określić wpływ na system zmian niewielkiej liczby zmiennych. To sprawia, że ​​różne rodzaje układów termodynamicznych można zdefiniować, według których zmienna pozostaje stała. To są:

• Procesy izotermiczne (T = CTTE)

Są te procesy, w których temperatura pozostaje stała. Mimo że nie wydaje się intuicyjny, fakt, że temperatura się nie zmienia, nie oznacza, że ​​nie ma transferu ciepła. Podczas tych procesów nie ma zmian w energii wewnętrznej systemu.

• Procesy izokoryczne (v = ctte)

To procesy występujące bez zmiany objętości. Zasadniczo występują one w systemach zamkniętych ze sztywnymi ścianami (których nie można deformować). Nazywa się je również izoumetrycznymi i izometrycznymi. Charakteryzują się nie obejmującymi prac ekspansji p-v.

• Procesy izobaryczne (P = CTTE)

Jest to chyba najczęstszy rodzaj procesu termodynamicznego, z którym wpadliśmy na nasze codzienne życie. Charakteryzują się stałym ciśnieniem.

• Procesy adiabatyczne (q = 0)

Są to procesy występujące bez żadnego przenoszenia ciepła. Zazwyczaj są mylone z procesami izotermicznymi, ponieważ, ponieważ nie ma transferu ciepła, wielu zakłada, że ​​nie ma zmiany temperatury. Jednak to nie jest.

• Procesy izoentropowe (S = CTTE)

Są to procesy, w których entropia systemu pozostaje stała.

• Procesy izoentalcowe (H = CTTE)

Są to procesy, w których entalpia systemu pozostaje stała.

Może ci służyć: tiosiarczan sodu (Na2S2O3)

3.  Rodzaje procesów termodynamicznych zgodnie z drugim prawem termodynamiki

Drugie prawo służy do przewidywania spontaniczności procesów termodynamicznych. Na tej podstawie można rozróżnić następujące rodzaje procesów:

• Spontaniczne procesy

Są to te, które sugerują wzrost entropii wszechświata i dlatego występują spontanicznie (naturalnie).

• Odwracalne procesy

Ten rodzaj procesów nie wymaga zmiany w entropii wszechświata, a zatem jest w równowadze. Są to odwracalne procesy, które mogą wystąpić w obu kierunkach.

• Nieodwracalne procesy

Są to te, które sugerują spadek entropii wszechświata i dlatego nie zdarzają się naturalnie od stanu początkowego do końca, ale w przeciwnym kierunku.

Przykłady procesów termodynamicznych

• Cykl Carnota to Proces cykliczny z 4 etapów, na których oparte są systemy chłodzenia, takie jak odniesienia.
• Parowanie kałużu wody jest przykładem nieodwracalny proces termodynamiczny.
• Formacja mrozu w zamrażarce to Nieodwracalny proces.
• Chłodzenie gazu, które jest pod ciśnieniem, pozwalając mu uciec od butelki, jest przykładem w przybliżeniu proces adiabatyczny.
• Spalanie gazu kuchennego występuje w powietrzu pod stałym ciśnieniem atmosferycznym, więc jest uważane za a proces izobaryczny.
• Ogrzewanie wody w grzejniku gazowym to Proces przepływu, Ponieważ woda wchodzi i opuszcza rury ze stałą prędkością, jednocześnie pochłaniając ciepło z spalania gazowego.