Равновесные термодинамические процессы и их обратимость

Равновесные термодинамические процессы и их обратимость [c.47]

Если математическое выражение принципа существования энтропии известно лишь для условий обратимого изменения состояния контрольного тела II), то в последующих построениях должно быть принято, что контрольное тело II) совершает обратимые процессы, но при этом исследуемое тело (/) совершает любые равновесные процессы — обратимые или необратимые, заданные любым контуром или точками Л, В, С и др. (рис. 19). Таким путем достигается обобщение любого частного выражения принципа существования энтропии (простейшие термодинамические системы, обратимые процессы) до уровня второго начала термостатики, как общего математического выражения принципа существования абсолютной температуры и энтропии для любых равновесных систем в условиях любых термодинамических процессов — обратимых и необратимых. [c.58]

Термодинамическое равновесие, равновесный процесс, обратимый процесс [c.9]

Обратимым процессом называется такой термодинамический процесс, который протекает через одни и те же равновесные состояния в прямом (А — В) и обратном В — А) направлениях так, что в рабочем теле и в окружающей его среде (системе) не происходит никаких остаточных изменений. [c.11]

Течение упругой жидкости рассматривается как равновесный, Т. е. обратимый, процесс. Жидкость любого элементарного объема, выделенного из потока, находится в термодинамическом равновесии, что позволяет применить к ней уравнение состояния. [c.208]

При изучении равновесных и обратимых термодинамических процессов идеальных газов должны быть выявлены во-первых, закономерность изменения основных параметров, характеризующих состояние рабочего тела во-вторых, особенности реализации условий первого закона термодинамики. [c.20]

Понятие о равновесных и обратимых термодинамических процессах [c.39]

Всякий термодинамический процесс может возникнуть только при нарушении механического или термического равновесия. Процессы, в которых газ проходит через ряд равновесных состояний, называются равновесными. От могут ища в прямом и обратном направлениях, т. е. обладают свойством обратимости. [c.34]

Условием обратимости термодинамических процессов является бесконечная медленность их протекания. Обратимый процесс может быть представлен как совокупность равновесных состояний тела. [c.9]

Физико-химические процессы в следе достаточно сложны, но в двух предельных случаях — равновесного и замороженного потоков — возможны значительные упрощения. В термодинамически и химически равновесном потоке газа скорости термодинамических и химических процессов гораздо больше скоростей конвекции и диффузии, а в термодинамически и химически замороженном потоке газа соотношение между скоростями противоположное. В химически замороженном потоке всеми химическими эффектами можно пренебречь вследствие быстрого и значительного расширения газа, поскольку состав газа остается постоянным, или замороженным, при той степени диссоциации, которая соответствует точке, где ее изменение стало пренебрежимо малым. Динамические-изменения в газе протекают гораздо быстрее по сравнению с химическими превращениями, следовательно последние не могут существенно повлиять на состав газа, и смесь движется без изменений массовых концентраций компонентов. Если термодинамические процессы аналогичным образом связаны с динамическими изменениями в газе, то скорости термодинамических процессов, как и химических, равны нулю и поток становится обратимым. При больших скоростях и высотах след, возможно, является замороженным и ламинарным, но он становится турбулентным перед размораживанием . На высотах более 30 км замороженный след очень быстро теряет тепловую энергию и атомы диссоциированного газа начинают рекомбинировать. В процессе рекомбинации выделяется энергия и ядро следа нагревается, но теплопроводность в радиальном направлении вызывает его охлаждение. Так как в замороженном потоке на высоте более 30 км теряется больше тепла, чем выделяется в процессе рекомбинации, то тем- [c.127]

Термодинамические процессы могут быть обратимыми и не- обратимыми. Обратимым называют равновесный процесс, который протекает в прямом и обратном направлениях через один и тот же ряд равновесных состояний, не вызывая изменений в самом газе и в телах, окружающих систему. Неравновесные процессы необратимы. Все действительные процессы, встречающиеся в теплотехнике, практически необратимы. Изучение этих процессов может быть приведено при некоторых условиях к изучению обратимых процессов с достаточной для практики точностью. [c.98]

Какие термодинамические процессы называются равновесными и неравновесными, обратимыми и необратимыми [c.101]

Всякий термодинамический процесс, осуществление которого возможно как в прямом, так и в обратном направлениях (причем газ в каждом из этих процессов проходит через одни и те же промежуточные равновесные состояния без остаточных конечных изменений в газе или окружающей внешней среде), принято называть обратимым процессом. [c.68]

Следовательно, всякий термодинамический процесс изменения состояния тела, который проходит через равновесные состояния, всегда будет являться обратимым процессом. [c.68]

Важную роль в механике сплошных сред занимает раздел, посвященный изучению твердых тел,т. е. сред, у которых сопро-тивление сдвигу при данных (не зависящих от времени) деформа-циях сколь угодно долго остается конечной (отличной от нуля) величиной . Ограничимся изучением таких твердых тел, напряжения которых в любой точке в любой момент времени зависят от деформаций в той же точке в тот же момент времени (кроме того, напряжения могут зависеть от температуры Г). Такие тела называются идеально упругими. Принимается также, что состояния идеально упругих тел являются локально равновесными а процессы, происходящие в них, термодинамически обратимыми. [c.546]

Если бы в какой-нибудь области состояний равновесной термодинамической системы можно было осуществить изотерму, противоречащую рассматриваемой теореме, т. е. такую изотерму, которая пересекает две различные адиабаты в точке А (на адиабате /) и в точке В (на адиабате 2), но при этом на участке обратимого (6Q =0) изотермического процесса А—В теплообмен равен нулю ( АВ Q o6p = 0), то можно было бы осуществить обратимый круговой процесс, состоящий из линии сообщения тепла (I—2), двух пересекающих ее адиабат (/—А и 2 — В) и замыкающей изотермы (В — А) с нулевым теплообменом (Qg =0), т.е. выполнить полное превращение тепла в работу в прямом обратимом круговом процессе (/—2 — В — А — /) и полное превращение [c.55]

В рамках классической термодинамики, как термодинамики внешних балансов, такое уравнение связи функций состояния равновесных термодинамических систем может быть получено лишь путем сопоставлений математических выражений первого и второго начал термодинамики для обратимых процессов ( 7, п. а) в связи с этим создается ошибочное представление о невозможности использования объединенного уравнения (93) в исследованиях реальных термодинамических процессов. [c.60]

Термодинамическим циклом в дальнейшем называется обратимый круговой процесс рабочего тела тепловой машины, т. е. такой равновесный круговой процесс изменения состояния тела, в котором исключены необратимые потери рабочего процесса тепловых машин (L = L Q = Q), но равенство температур рабочего тела и внешних источников (нагреватель, холодильник) не является обязательным, так как рассматривается лишь изменение состояния рабочего тела термодинамического цикла ( 6). [c.62]

Каждое равновесное состояние или обратимый термодинамический процесс, изображенные в координатах v-p, могут быть перенесены в координаты s-T. Для переноса процесса 1-2 с v-p — диаграммы на 5-Т — диаграмму (рис. 25) надо иметь [c.63]

Значение к. п. д. цикла зависит от условий, в которых осуществляется цикл, в частности от значения температур, при которых происходит подвод и отвод теплоты, а также от характера (типа) термодинамических процессов, из которых составлен конкретный цикл. При прочих равных условиях наибольшее значение к. п. д. будут иметь такие циклы, в которых все процессы являются равновесными (обратимыми). По отношению к процессам подвода и отвода теплоты это означает, что температура рабочего тела системы в процессах теплообмена должна практически равняться температуре тех тел в окружающей среде, с которыми осуществляется теплообмен (см. 3.4). [c.102]

Обратимыми называются такие термодинамические процессы, которые могут быть проведены как в прямом направлении (например, расширение) так и в обратном (сжатие) через одну и ту же последовательность промежуточных состояний с возвращением в исходное состояние как самого рабочего тела, так и окружающей среды. Обратимый процесс должен быть равновесным и происходить без трения и вихреобразования, для того чтобы работа не превращалась необратимо в теплоту. Так как в природе все процессы неравновесны, то следовательно, они и необратимы. [c.12]

Какой термодинамический процесс можно считать равновесным и обратимым [c.17]

Получить зависимости между термодинамическими величинами для равновесного излучения, совершающего обратимый адиабатический процесс. [c.94]

Энтропия 5 —функция состояния термодинамической системы, определяемая тем, что ее дифференциал dS при элементарно. равновесном обратимом процессе равен отношению бесконечно малого количества теплоты dQ, сообщенного системе, к термодинамической температуре 7 системы [c.99]

Термодинамика систем с отрицательными температурами изложена в гл. 7. Из этой главы можно заключить, что все вышеприведенные утверждения о системах с отрицательными температурами ошибочны. Спиновые состояния с отрицательными температурами — это равновесные состояния, и поэтому к ним применимо термодинамическое понятие температуры. Состояния эти являются устойчивыми, но в отличие от обычных систем их устойчивость характеризуется не минимумом внутренней энергии и энергии Гиббса, а максимумом этих функций (см. 34). Что касается того, что системы с отрицательной температурой остынут при контакте с телами, имеюш ими положительную температуру, то тело с /=10 С тоже остынет при контакте с термостатом, имеющим температуру / = 5° С, однако это не означает, что первоначальное состояние тела было неравновесным и неустойчивым. Теплый воздух в закрытой комнате зимой тоже остынет через характерное время теплопередачи через стены, хотя состояние воздуха все время равновесно и устойчиво. Состояния с отрицательной температурой нельзя представлять себе как состояния водного раствора соли в стакане в первые секунды после его переворачивания вверх дном, когда плотность раствора вверху больше, чем внизу, и система имеет избыток механической энергии, переходящей со временем в энергию теплового движения. При отрицательной температуре (см. 33) в системе могут быть проведены различные обратимые процессы, чего принципиально нельзя было бы сделать при неравновесном состоянии системы. [c.174]

В предыдущих главах исследовались исключительно состояния термодинамического равновесия различных термодинамических систем там, где шла речь о процессах, последние предполагались равновесными, т. е. сводились в конечном счете к последовательности состояний равновесия, проходимых рассматриваемой термодинамической системой. Такой подход является достаточным для многих важных задач, так как позволяет, во-первых, выявить общие связи, существующие между различными свойствами тел, и, во-вторых, выяснить особенности разных равновесных обратимых процессов изменения состояния тел, в частности, определить работу и теплоту процесса. [c.331]

Рассмотрим равновесный процесс расширения газа /1В(рис. 5-9), который прошел через равновесные состояния А, I, 2, 3, п, В. В этом процессе была получена работа расширения, изображаемая в некотором масштабе пл. ABD . Для того чтобы рабочее тело возвратить в первоначальное состояние (в точку Л), необходимо отточки В провести обратный процесс — процесс сжатия. Если увеличить на величину dp внешнее давление на поршень, то поршень передвинется на бесконечно малую величину и сожмет газ в цилиндре до давления внешней среды, равного р+Ф-При дальнейшем увеличении давления на dp поршень опять передвинется на бесконечно малую величину, и газ будет сжат до нового давления внешней среды. Во всех последуюш,их уве-. личениях внешнего давления на dp газ, сжимаясь при обратном течении процес-. са, будет проходить через все равновесные состояния прямого процесса — В, п, 3, 2, 1, А и возвратится к состоянию, характеризуемому точкой А. Затраченная работа в обратном процессе сжатия (пл. BA D) будет равна работе расширения в прямом процессе (пл. ABD ). При этих условиях все точки прямого процесса сольются со всеми точками обратного процесса. Такие процессы, протекающие в прямом и обратном направлениях без остаточных изменений как в самом рабочем теле, так и в окружающей среде, называют обратимыми. Следовательно, любой равновесный термодинамический процесс изменения состояния рабочего тела всегда будет обратимым процессом. [c.60]

Как мы уже указывали, автор в ряде случаев избегает строгого подхода к тем или иным термодинамическим понятиям. Например, по сути дела он не провел различия между понятиями равновесный и обратимый (процессы). Как известно, про--цесс является равновесным (квазистатическим), если он состоит из непрерывной совокупности равновесных состояний системы. Обратимый же процесс — это такой процесс с рассматриваемой системой, выполнив который она может вернуться в исходное состояние без изменений в ней самой и в системах, внешних по отношению к ней. В подавляющем большинстве случаев равновесные процессы являются обратимыми, однако можно привести пример, когда равновесный процесс не является обратимым. В описании политропных процессов автор отошел от общепринятого понимания понятия политропный процесс . В отличие от принятого в советской термодинамической литературе автор определяет политропный процесс как такой процесс с идеальным газом, который удовлетворяет условию pv = onst, в котором величина о лежит между единицей и величиной отношения pj . Поэтому изотермический, адиабатный и многие другие процессы не являются, по мнению автора, политропными. В указанном ограничении величины о и состоит отличие понимания политроп-ного процесса автором от принятого советскими термодинамиками. [c.24]

При изучеиии движения упругой жидкости можно считать, что любой, сколь угодно малый объем движущегося рабочего тела находится в термодинамическом равновесии и характеризуется определенными значениями параметров. Параметры (в общем случае все параметры) непрерывно изменяются при переходе от одного сечения канала к смежному. При сделанном допущении и при отсутствии сил трения процесс непрерывного течения жидкости будет равновесным и, следовательно, обратимым. При течении с трением процесс будет необратимым. [c.199]

Обратимым процессом называется такой термодинамический процесс, который допускает возможность претекания его через одни и те же равновесные состояния как в прямом, так и в обратном направлении, не оставляя в окружающей среде никаких изменений. [c.40]

При взаимодействии с окружающей средой термодинамическая система проходит ряд последовательных состояний, совокупность которых называют термодинамическим процессом. Термодинамический процесс называют равновесным, если в любом промежуточном состоянии при фиксированных внешних воздействиях для конечного интервала времени параметры термодинамического состояния системы не изменяются. Неравновесными называют процессы, состоящие из последовательности неравновесных состояний. При заданных внешних воздействиях реальные процессы в термодинамической системе всегда происходят с конечной скоростью изменения параметров термодинамического состояния, поэтому они всеща будут неравновесными. В том случае, если скорости изменения параметров термодинамического состояния достаточно малы, процесс приближенно можно считать равновесным. Равновесный процесс, который и в прямом, и в обратном направлениях проходит через одну и ту же последовательность состояний, только в обратном порядке, носит название обратимого. В противном случае термодинамический процесс называют необратимым. Необратимые термодинамические процессы характеризуются рассеянием энергии. [c.181]

Равновесные процессы термодинамически обратимы, т. е. они допускают возможность возвращения системы в первоначалгаое состояние без, изменений в окружающей среде. В противоположность этому необратимыми термодинамическими процессами назьь ваются процессы, не допускающие возможности возвращения системы в первоначальное состояние без изменений в окружающей среде.. , [c.31]

Здесь же следует упомянуть о работах Смолуховского [25], которые часто рассматриваются (и, повидимому, до известной степени рассматривались им самим) как примеры выяснения связи механической обратимости и термодинамической необратимости. Изучая броуновское движение частицы под действием упругой силы и флюктуации плотности в растворе коллоидных частиц, Смолуховский показал, что при начальных состояниях, сильно отклоняющихся от равновесного состояния, процесс с подавляющей вероятностью направлен к равновесию, а при начальных состояниях в окрестности равновесия оба направления хода процесса приблизительно одинаково вероятны. Кроме того, Смолуховский показал, что для любых двух заданных состояний подсчитанная при помощи стационарных вероятностей безусловная вероятность перехода из первого состояния во второе (т. е. стационарная вероятность осуществления первого состояния, умноженная на вероятность перехода из первого состояния во второе) равна безусловной вероятности перехода из второго состояния в первое. Смолуховский неоднократно отмечал, что указанное равенство выражает собой лош-мидтовское требование обратимости, а так же писал, что это равенство выражает собой тот принцип объяснения необратимости при помощи обратимых явлений, который отвергался Цермело. Эти утверждения Смолуховского о смысле установленного им равенства не могут быть, однако, признаны правильными лошмидтовская обратимость является фактом чистой механики, так же как и те свойства возврата, на которых основывался Цермело равенство же, выведенное Смолуховским, [c.125]

Основанная на пп. 1, 2 модель течения имеет и более глубокие физические следствия. Для газовой смеси как термодинамической системы перечисленные выще физические процессы эквивалентны поступлению одних или исчезновению других частиц (другого вида или с другим возбуждением) с одновременным подводом или поглощением энергии. Но из-за малой скорости таких процессов массо- и энергообмена их можно считать обратимыми, а каждую компоненту смеси (группу частиц одного вида) или даже каждую внутреннюю степень свободы можно считать локально-равновесной термодинамической подсистемой, но уже не замкнутой, а с переменной массой или энергией и находящейся в процессе бесконечно медленного обмена энергией с другими подсистемами Ч С точки зрения термодинамики каждая внутренняя степень свободы характеризуется лищь энергией, затраченной на ее возбуждение, или температурой, равной температуре газа, при которой местное значение энергии данной внутренней степени свободы будет равновесным. [c.13]

Механическое и тепловое состояния среды в данный момент полностью описываются распределением деформаций 8г и температуры Г. Отсюда следует, что процесс изотермического изменения состояния является упруго и термодинамически обратихмым. С другой стороны, в рассматриваемых явлениях, происходящих с изменением температуры, имеют место два взаимосвязанных процесса — обратимый упругий и необратимый термодинамический. Последний вызван самопроизвольным и, следовательно, необратимым процессом переноса тепла посредством теплопроводности. Поэтому термоупругие возмущения не могут быть описаны в рамках классической термодинамики, справедливой для равновесных состояний. Здесь необходимо использовать соотношения термодинамики необратимых процессов [c.11]

Термодинамические процессы могут быть обратимыми и необратимыми. Обратимьш является равновесный процесс, если при проведении его в обратном направлении система приходит в начальное состояние, и во внешней среде нет изменений. Остальные процессы необратимы. Поскольку всегда имеет место рассеяние энергии (например, за счет трения), то любой реальный процесс необратим. Мерой рассеяния или необратимости является энтропия 8. [c.51]

ВыбЬр термодинамических параметров диктуется не только физической природой системы и ее возможными изменениями, но также и принятыми методами, и предполагаемой степенью точности ее описания. Поэтому число и характер необходимых термодинамических параметров различаются при описании жидкости и твердого тела, а для одного и того же твердого тела — при описании одного типа деформирования (например, упругого) или другого (например, вязкопластического) различный выбор параметров может быть и при описании одного и того же вещества в зависимости от того, учитываются ли вторичные эффекты н какой класс взаимодействий рассматривается. Термодинамическое состояние системы в данный момент времени 1 полностью определяется набором значений термодинамических параметров, характеризующих систему, в этот момент времени. Система называется термодинамически равновесной, если ее состояние не меняется во времени. Но, как правило, система эволюционирует под действием внешних факторов. Переход системы из одного термодинамического состояния в другое называется термодинамическим процессом. Термодинамический процесс является обратимым, если обращение во времени эволюции системы — последовательности термодинамических состояний, через которые проходит система, — означает обращение действия всех внешних факторов. В противном случае процесс называется необратимым. [c.113]

Прежде чем перейти к обсуждению второго закона термодинамики, необходимо ввести важное понятие ква статического, или обратимого, процесса. При изменении внешний условий в термодинамической системе происходит некоторый процесс. В течение этого процесса система в общем случае преходит через ряд состояний, не являющихся равновесными. Эти состояния нельзя охарактеризовать значениями нескольких термодинамических переменных, полностью определяющих равновесное состояние. (Представим себе, например, процесс свободного расширения газа в пустоту.) Определим квазистатический прои есс как процесс, при котором внешние условия меняются настолько медленно, что в течение всего процесса отклонением от равновесных состояний можно пренебречь. Такой процесс можно рассматривать как последовательность равновесных состояний и изобразить в виде кривой в пространстве термодинамических переменных. Квазиста-тические процессы обратимы в том смысле, что система может пройти через ту же последовательность состояний в обратном порядке, если при этом на каждой стадии процесса изменить направление теплообмена со средой и т. д. [c.14]

Термодинамический процесс (II.3.2.Г) называется обратимым обратимый процесс), если он допускает возвращение тела (системы) в первоначальное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие-либо изменения. Процесс является обратимым, если при совершении его сначала в прямом, а затем в обратном направлении (11.4.7.3°)висходныесостояния возвращаются как само тело (или система), так и все внешние тела, с которыми тело (или система) взаимодействовало. Необходимым и достаточным условием обратимости термодинамического процесса является его равновесность (11.3.2.2°). [c.145]

В этом уравнении Л о представляет собой работу, совершаемую единицей рабочего тела при прохождении его через систему. Как указывалось, эта работа достигает максимального значения е в том случае, если процесс в системе протекает термодинамически обратимо и доходит до равновесного состояния с окружающей средой. Для случая, когда имеется лишь один внешний источник теплоты и им является сама окружающая среда, обратимое протекание процесса может быть следующим. Сначала рабочее тело расширяется обратимо по адиабате и его температура понижается до температуры окружающей среды Го. После этого процесс обратимого расширения продолжается по изотерме при температуре Гд с поглощением из окружающей среды теплоты и падением давления до р - При таком протекании процесса левая часть уравнения (11.16) должна быть равна нулю, так как на адиабатном участке йд = О, а на 1ыотермическом участке Г = Го. Поэтому максимальное значение Л о может быть представлено равенством [c.180]

Термодинамическим процессом или просто процессом называют переход системы из одного состояния в другое в результате ее взаимодействия с окружающей средой. Если процесс происходит со скоростью значительно меньшей скорости релаксации, то на любом его этапе значения всех интенсивных макропараметров системы будут успевать выравниваться. Полученный процесс представит собой непрерывную последовательность бесконечно близких друг к другу равновесных состояний. Такие процессы называют кеазиста-тическими (Каратеодори, 1955) или равновесными. Равновесные процессы допускают графическое изображение в пространстве и на плоскостях параметров состояния. Равновесный процесс может идти как в направлении возрастания, так и убывания любого из параметров состояния, т.е. как в одном, так и в противоположном направлениях. При этом система каждый раз будет проходить через те же состояния, но в обратном порядке. Поэтому равновесные процессы являются обратимыми. [c.46]

Из разобранного в предыдущем параграфе примера видно, что степень обратимости процесса увеличивается по мере уменьшения его скорости. Это происходит потому, что необратимость всегда связана с неравновесностью проходимых системой состояний. А неравновес-ность будет, очевидно, тем меньше, чем меньше скорость процесса по сравнению со скоростью самопроизвольного установления в системе термодинамического равновесия. В предельно медленном процессе все состояния, через которые проходит система, будут просто равновесными, и поэтому такие процессы называют равновесными, или квазистатическими. [c.100]

При изучении движения в упругих телах мы до сих пор считали, что процесс деформирования происходит обратимым образом. В действительности процесс термодинамически обратим, только если он происходит с бесконечно малой скоростью, так что в каждый данный момент в теле успевает установиться состояние термодинамического равновесия. Реальное движение происходит, однако, с конечной скоростью, тело не находится в каждый данный момент в равновесии, и поэтому в нем происходят процессы, съремящиеся привести его в равновесное состояние. Наличие этих процессов и приводит к необратимости движения, проявляющейся, в частности, в диссипации механической энергии, переходящей в конце концов в тепло ). [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...