Kluczowa różnica - proces cykliczny i odwracalny
Proces cykliczny i proces odwracalny dotyczą początkowych i końcowych stanów systemu po zakończeniu pracy. Jednak stany początkowe i końcowe systemu wpływają na te procesy na dwa różne sposoby. Na przykład w procesie cyklicznym stany początkowy i końcowy są identyczne po zakończeniu procesu, ale w procesie odwracalnym proces można odwrócić, aby uzyskać stan początkowy. W związku z tym proces cykliczny można uznać za proces odwracalny. Ale proces odwracalny niekoniecznie jest procesem cyklicznym, jest to tylko proces, który można odwrócić. To jest kluczowa różnica między procesem cyklicznym a odwracalnym.
Co to jest proces cykliczny?
Proces cykliczny to proces, w którym układ powraca do tego samego stanu termodynamicznego, w jakim się rozpoczął. Całkowita zmiana entalpii w procesie cyklicznym jest równa zeru, ponieważ nie ma zmiany w końcowym i początkowym stanie termodynamicznym. Innymi słowy, wewnętrzna zmiana energii w procesie cyklicznym również wynosi zero. Ponieważ, gdy system przechodzi cykliczny proces, początkowe i końcowe poziomy energii wewnętrznej są równe. Praca wykonywana przez system w procesie cyklicznym jest równa ilości ciepła pochłoniętego przez system.
Co to jest proces odwracalny?
Proces odwracalny to proces, który można odwrócić, aby uzyskać stan początkowy, nawet po zakończeniu procesu. W trakcie tego procesu układ pozostaje w równowadze termodynamicznej z otoczeniem. Dlatego nie zwiększa entropii układu ani otoczenia. Proces odwracalny można przeprowadzić, jeśli całkowite ciepło i całkowita wymiana pracy między systemem a otoczeniem są zerowe. Z natury nie jest to praktycznie możliwe. Można to uznać za hipotetyczny proces. Ponieważ naprawdę trudno jest osiągnąć odwracalny proces.
Jaka jest różnica między procesem cyklicznym a odwracalnym?
Definicja:
Proces cykliczny: proces jest cykliczny, jeśli stan początkowy i stan końcowy systemu są identyczne po wykonaniu procesu.
Proces odwracalny: mówi się, że proces jest odwracalny, jeśli system można przywrócić do stanu początkowego po zakończeniu procesu. Odbywa się to poprzez wykonanie nieskończenie małej zmiany jakiejś właściwości systemu.
Przykłady:
Proces cykliczny: Poniższe przykłady można uznać za procesy cykliczne.
- Ekspansja w stałej temperaturze (T).
- Usuwanie ciepła przy stałej objętości (V).
- Kompresja w stałej temperaturze (T).
- Dodanie ciepła przy stałej objętości (V).
Proces odwracalny: Procesy odwracalne są idealnymi procesami, których praktycznie nigdy nie można osiągnąć. Ale są pewne rzeczywiste procesy, które można uznać za dobre przybliżenia.
Przykład: cykl Carnota (koncepcja teoretyczna zaproponowana przez Nicolasa Léonarda Sadi Carnota w 1824 r.
Założenia:
- Tłok poruszający się w cylindrze nie powoduje tarcia podczas ruchu.
- Ściany tłoka i cylindra są idealnymi izolatorami ciepła.
- Przenoszenie ciepła nie wpływa na temperaturę źródła ani pochłaniacza.
- Płyn roboczy to gaz doskonały.
- Kompresja i ekspansja są odwracalne.
Nieruchomości:
Proces cykliczny: praca wykonana na gazie jest równa pracy wykonanej przez gaz. Ponadto energia wewnętrzna i zmiana entalpii w systemie jest równa zeru w procesie cyklicznym.
Proces odwracalny: Podczas procesu odwracalnego układy pozostają ze sobą w równowadze termodynamicznej. W tym celu proces ten powinien przebiegać w nieskończenie krótkim czasie, a zawartość ciepła w układzie pozostaje w trakcie procesu stała, a więc entropia układu pozostaje stała.
Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „Stirling Cycle” autorstwa Zephyris na angielskiej Wikipedii. [CC BY-SA 3.0] przez Commons
2. „Carnot heat engine 2”, autor: Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Praca własna [domena publiczna] za pośrednictwem Commons
