адиабатен процес
Адиабатичната (адиабатно) процес е процес, който се случва в термодинамична система в отсъствието на топлообмен с околните структури, т.е. priQ = 0.
UslovieQ = 0 необходимо, но не достатъчно условие за адиабатен процес. Това условие може да съответства на процесите, в които в някои части на системата получава топлина, и от друга страна дава, така че общото произведената топлина (дадена система може да бъде равна на нула. Когато адиабатно система процес на всички безкрайно части не получава и не дава топлина. Практически адиабатни процеси се случват достатъчно бързо и с перфектни изолационни системи. Тъй като адиабатен процес
топлината на газа време на този процес,
Първият закон на термодинамиката за адиабатно процес е както следва:
PDV = -
CvdT; (2.3)PV =
RT, получаваме:PDV + VDP =
РДТ; (2.3)Разделете уравнение (2) на уравнението (1)
= -,имайки предвид, че
= , получавамеУравнение адиабатен процес има формата
R1v1 = r2v2 или р V = конст
gde- адиабатно индекс. За да се премине към Р и Т peremennymTiVili изключат от последното уравнение налягане или обем използване Менделеев-Clapeyron уравнение. След това ние получаваме:
Tv-1 = конст; или tp1- = конст.
Сред адиабатно и може да включва бързи процеси, ако времето, през което промяна в обема на газ е значително по-малък от времето, необходимо за установяване на термично равновесие с околните органи.
Операция при адиабатен процес се дължи на промяната на вътрешната енергия
Ние пренапише това уравнение във формата
С помощта на уравнението на адиабатно TV-1 = конст, замени съотношение
през и да получи израз за работата по адиабатен процес:Така kakR = CP-CVI има
Когато адиабатно разширение работа газ се извършва чрез намаляване на вътрешна температура energiidU = -Ai газ се понижава; под адиабатно компресия повишава вътрешната енергия на газ и температурата се повишава.
Тъй адиабатно компресиране на газ, температурата се повишава, увеличава налягането на газа по-бързо от компресията на изотермични. Понижаването на температурата на газа в адиабатно разширение причинява налягането на газа, което намалява по-бързо от разширяването на изотермични.
Състояние на системата. Обратими и необратими процеси.
Системни органи, или просто една система наричаме COBOL-kupnost на органите. Пример система е течност и е в равновесие с пара. По-специално, в B стволови може да се състои от един орган.
Всяка система може да бъде в различни състояния, различна температура, налягане, обем, и така нататък. Е. Сходство целия количества, характеризиращи състоянието на системата, наречена параметри състояние.
Не винаги параметър има определена стойност. Ако, например, температура в различни точки на тялото варира, тялото може да бъде определена parametraT.V определена стойност този случай се нарича не-равновесно състояние. За nonequilibrium състояния на параметрите, определящи състоянието на системата, не разполага с конкретни стойности.
Ако такъв орган е изолирана от други органи, както и да се осигури, температурата е подравнен и получава една и съща за всички точки от стойността на T - тялото влиза в състояние на равновесие. Тази стойност на T не се променя, докато тялото няма да бъдат изтеглени от равновесно състояние-Nogo влияние отвън.
Същото може да се за други параметри, например, мерки, за да се вземат davleniyar.Esli газ затворен в цилиндричен съд небе, затворена с плътно затварящ се бутало и бутален пързалка започват бързо, а след това под него се образува долен газ, налягането на което е повече в сравнение с останалата част от обема на газ. Следователно, газът в този случай може да се характеризира с davleniyar определена стойност и състоянието му ще бъде неравномерно пружина. Въпреки това, ако движението на буталото спирка, налягането в различни точки на обема и в съответствие газ влиза в състояние на равновесие.
Подобна ситуация се сблъскваме когато се инсталира равновесие и-SRI между течност и пари в затворен съд. Парата над течността се образува чрез изпаряване - около Сес, който се състои в това, че течни молекули с висока скорост, напускат течност от повърхността си. Но някои от молекулите, течността от добрата воля на хаотичното движение zhenii мога да се върна в него и това се случва по-често, толкова по-генерираната пара. Равновесието между течността и парата се случва, когато броят на молекули оставяйки течност за единица време става равен на броя на молекулите, връщайки се от парата в него. Парно да се насити, и след това не макроскопски промени в системата няма да дойдат около, - налягането и температурата остава постоянна. Ход Нако добив молекули на течността и връщането на тяхната про-двойка се продължи и след уравновесяване. В този случай е възможно състояние на равновесие в части двойка плътността обем може да се отклонява малко от средната, т. Е. Плътността на наситена пара.
Тези примери показват, две функции равновесно състояние. Първо, понятието за термодинамично равновесие е сигурно идеализация, защото, строго погледнато, параметрите на състоянието на равновесие, не остават постоянни, но се чувстват малки вибрации в близост до тяхното равновесие (средно) стойности. Тези трептения, както е посочено по-горе, nazyvayutsyafluktuatsiyami.Vo Второ, термодинамично равновесие може да се каже, че само в случая, когато броят на частиците, които съставят системата, е много голям.
По този начин, равновесното състояние на системата се нарича, показва състоянието, в което всички параметри на системата имат определени стойности, които остават под постоянни външни условия постоянни за неопределено време.
Процесът на преход от едно състояние nonequilibrium от равновесие в процес равен нар релаксация или про-сто релаксация. изразходвани за такъв преход на времето се нарича време за релаксация. Времето на релаксация се приема като момента, в който първоначалното-nenie Несъответствието на всяко количество от стойността на равновесие намалява Veraz. За всеки параметър на системата има свой път relak-зацията. Най-големият от тези времена играе ролята на система за релаксация-ТА време.
Но когато балансът вече е установено, системата може да не е, тъй като опитът показва себе си да се върне към първоначалната nonequilibrium държавата. С други думи, промяната е-ТА, което е преминало на системата, преминава в състояние на равновесие, не може да се случи в обратната посока, без външни коларски дейности.
Например, ако две контактуващи тела са направили първата температурна разлика, а са оставени сами на себе, в крайна сметка, двете тела са изравнени температура. Въпреки това, обратния процес - повишаване на температурната разлика между тях - без външно влияние не се случи.
Самата газ винаги се разпределя равномерно в обема на съда и това състояние съответства на равновесие. Но газ никога няма да се натрупват в една част на кораба за повече сътрудничество lichestve (висока плътност) от другата, без действието на външни сили.
По същия начин, ако въведем две различни кораб газ, след това те са смесени поради взаимната дифузия, така че сместа ще бъде навсякъде едно и също. Това ще бъде равновесие състояние. Все пак, за да се възстанови разделят тези газове trebuetsyazatratit големи усилия от външната страна.
Тези примери посочват важна характеристика на про-процеси, протичащи в молекулните системи - на ihneobratimost.Etim молекулните процеси се различават от чисто механично, които се характеризират с strogayaobratimost.
Обратимо protsessomnazyvaetsya такава промяна на състоянието на системата (или един орган), който, когато се извършва в обратна посока, се връща към първоначалното си състояние, така че системата е преминал през същото междинно състояние, в директен процес, но в обратна последователност, и състоянието органи извън системата остават непроменени.
Obratimymiyavlyayutsya всички предложения, разгледани в ме-механика, и с изключение на тези, които се отнасят триене. Действието на силите на триене води до генериране на топлина, (т.е. увеличаване на мощността микроскопско движение на частици в организма и околната среда) и процесът вече не е чисто механично. Този процес протича спонтанно. Това е различно с обратния процес. За да възстановите системата в първоначалното му състояние е необходимо, че тялото е в движение отново от енергията, освободена по време на охлаждане и неговата среда. Опитът показва, че случайната движение на частици в организма не може спонтанно да предизвика нормалното движение на частиците като цяло. За този процес изисква допълнителен т.нар процес компенсиране. Този процес трябва да бъде тялото и охлаждане средата на началната температура, т.е. в което всеки друг орган, топлина и Комисията за работата на организма. Ето защо, въпреки че в резултат на пряк система и обратна обработва тялото на околната среда и се връща в първоначалното състояние, състоянието на външните тела се променя. Следователно: всички процеси са придружени от триене необратими.
Процесът на пренос на топлина между две тела при различни температури води до изравняване на средната енергия на топлинната движение на частиците на двете тела, т.е. изравняване на температурата тел.
Този процес настъпва спонтанно веднага условие термичен контакт между телата. Това е различно с обратния процес - нагряване на тялото чрез охлаждане друг. Спонтанно, този процес не се извършва. За изпълнение на това е необходимо да се използва хладилна машина, чиято работа е свързана с промяната на статута на други външни тела. Следователно: процеса на топлообмен на финалната температурната разлика е необратимо.
Аналогично можем да покажем необратима разтваряне, дифузия.
Един пример на обратим процес може да бъде извършено ненамален трептения тяло спряно пружина под вакуум. След известно време, равен на периода на състоянието на системата е устойчиви трептения. След известно време, равен на периода на трептене на състоянието на системата се повтаря. защото изолирана система, промените, настъпили в него не се променя състоянието на други органи. По този начин, този процес е обратим. В термодинамиката, е доказано, че е необходимо и достатъчно условие за обратимост на метода е неговата термодинамично равновесие.
Ако координатните оси забавят стойности на всеки два параметри, всеки равновесно състояние на системата може да бъде представено с точка на координатната равнина (вж., Например, tochku1na фиг. 14). Nonequilibrium състояние не може да се покаже по този начин, тъй като най-малко един от параметрите, няма да бъде в рамките на nonequilibrium ценности държавни определено lennogo.
Всеки процес, т.е.. Е. прехода от едно състояние в друго, включва нарушение на равновесие. Следователно, докато тече в процеса на всеки система-ка то преминава през последователност, състояща се neravnove талия-ТА. Позовавайки се на вече обсъдени компресия технологичен газ в съд, затворен с бутало, може да се заключи, че нарушение-Rav на равновесие, когато буталото се придвижва по-значително се извършва по-бързо от компресия газ. Ако буталото се придвижва бавно, равновесието е счупен и натиска леко във времето-ционни точки почти не се различава от някои среден лимит znacheniyar.V, ако газът се компресира безкрайно бавно, газ във всеки момент ще се характеризира стойност налягане lennym-определено. Следователно, в този случай едновременно заставане газове при всяка точка от времето е равновесие, и безкрайно бавен процес се състои от равновесни Дебит последователност състояния, вж. Фиг.14.
Методът се състои от непрекъсната последователност на равни равновесно състояние се нарича равновесие или квази-zistaticheskim. От това следва, че равновесието може да бъде само безкрайно бавен процес.
Всички реални процеси, които не са в равновесие. Те се срещат в краен скорост, но в някои случаи, nonequilibrium характер на реални процеси могат да бъдат пренебрегвани (по-бавния процес се извършва, така че е по-близо до равновесието).
При достатъчно нисък дебит на реални процеси може да се обърне произволно близко до равновесието.