Обратимые и необратимые процессы.

 

Процесс называют обратимым, если он протекает таким образом, что после окончания процесса он может быть проведен в обратном направлении через все те же промежуточные состояния, что и прямой процесс.

 

Свойством обратимости обладают только равновесные процессы

Процесс называется необратимым, если он протекает так, что после его окончания систему нельзя вернуть в начальное состояние через прежние промежуточные состояния.

Нельзя осуществить необратимый круговой процесс, чтобы нигде в окружающей среде не осталось никаких изменений.

 

Все реальные процессы протекают с конечной скоростью. Они сопровождаются трением, диффузией и теплообменом при конечной разности между температурами системы и внешней среды. Следовательно, все они неравновесны и необратимы.
Всякий необратимый процесс в одном направлений (прямом) протекает самопроизвольно, а для осуществления его в обратном направлении так, чтобы система вернулась в первоначальное состояние, требуется компенсирующий процесс во внешних телах, в результате которого состояния этих тел.оказываются отличными от первоначальных. Например, процесс выравнивания температур двух соприкасающихся различно нагретых тел идет самопроизвольно, т. е. не связан с необходимостью одновременного существования каких-либо процессов в других (внешних), телах. Однако для осуществления обратного процесса увеличения разности температур тел до первоначальной нужны компенсирующие процессы во внешних телах, обусловливающие, например, работу холодильной машины

 

Круговой процесс

Круговым процессом, или циклом, называется такой процесс, в результате которого термодинамическое тело возвращается в исходное состояние.

В диаграммах состояния P, V и других круговые процессы изображается в виде замкнутых кривых. Это связано с тем, что в любой диаграмме два тождественных состояния (начало и конец кругового процесса) изображаются одной и той же точкой на плоскости.

Цикл, совершаемый идеальным газом, можно разбить на процессы:

Расширения (1 – 2)

сжатия (2 – 1) газа

Работа расширения (1a2V₂V₁1) -

положительна (dV >0)

Работа сжатия (2b1V₁V₂2) -

отрицательна (dV < 0).

Работа, совершаемая за цикл, определяется площадью, охватываемой кривой

Если за цикл совершается положительная работа
(цикл протекает по часовой стрелке), то он называется прямым

Если за цикл совершается отрицательная работа


(цикл протекает против часовой стрелки), то он называется обратным.

 

Рис. 1 Прямой цикл Рис. 2 Обратный цикл

Круговые процессы лежат в основе всех тепловых машин: двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, паровых и холодильных машин и т. д.
В результате кругового процесса система возвращается в исходное состояние и, следовательно, полное изменение внутренней энергии газа равно нулю: dU = 0
Тогда первое начало термодинамики для кругового процесса

Если т.о. работа, совершаемая за цикл, равна количеству полученной извне теплоты.

Однако в результате кругового процесса система может теплоту как получать, так и отдавать, поэтому

Q ₁ – количество теплоты, полученное системой;
Q ₂ – количество теплоты, отданное системой