Энэ өгүүллээр бид термодинамик процессуудыг авч үзэх болно. Тэдний сорт, чанарын шинж чанаруудтай танилцаж, эхний болон эцсийн цэгүүдэд ижил параметртэй дугуй процессын үзэгдлийг судалцгаая.
Танилцуулга
Термодинамик процесс нь бүхэл системийн термодинамикийн макроскопийн өөрчлөлттэй үзэгдлийг хэлнэ. Эхний болон эцсийн төлөвийн хооронд ялгаа байгаа эсэхийг энгийн процесс гэж нэрлэдэг боловч энэ ялгаа нь хязгааргүй бага байх шаардлагатай. Энэ үзэгдэл үүсэх орон зайн талбайг ажлын хэсэг гэж нэрлэдэг.
Тогтвортой байдлын төрлөөс хамааран тэнцвэрт ба тэнцвэргүй байдлыг ялгаж болно. Тэнцвэрийн механизм нь систем урсаж буй бүх төрлийн төлөв тэнцвэрийн төлөвтэй холбоотой үйл явц юм. Ийм үйл явцын хэрэгжилт нь өөрчлөлт нь нэлээд удаан үргэлжлэх эсвэл өөрөөр хэлбэл, үзэгдэл бараг статик шинж чанартай байх үед тохиолддог.
Үзэгдэлдулааны төрлийг буцаах ба эргэлт буцалтгүй термодинамик процессуудад хувааж болно. Урвалт механизмууд нь ижил завсрын төлөвүүдийг ашиглан эсрэг чиглэлд үйл явцыг явуулах боломжийг хэрэгжүүлдэг механизм юм.
Адиабат дулаан дамжуулалт
Дулаан дамжуулах адиабат арга нь макро сансарын хэмжээнд явагддаг термодинамик процесс юм. Өөр нэг шинж чанар нь эргэн тойрон дахь орон зайтай дулаан солилцооны дутагдал юм.
Энэ үйл явцын талаархи томоохон судалгаа нь XVIII зууны эхэн үеэс эхэлсэн.
Адиабат төрлийн процессууд нь политроп хэлбэрийн онцгой тохиолдол юм. Энэ нь энэ хэлбэрээр хийн дулааны багтаамж тэгтэй тэнцүү байгаатай холбоотой бөгөөд энэ нь тогтмол утга гэсэн үг юм. Цаг хугацааны бүх мөчүүдийн тэнцвэрийн цэг байгаа тохиолдолд л ийм үйл явцыг буцаах боломжтой. Энэ тохиолдолд энтропийн индексийн өөрчлөлт ажиглагдахгүй эсвэл хэт удаан явагддаг. Адиабат процессыг зөвхөн буцах боломжтой гэж үздэг олон зохиогчид байдаг.
Адиабат үзэгдлийн хэлбэрийн идеал төрлийн хийн термодинамик процесс нь Пуассоны тэгшитгэлийг дүрсэлдэг.
Изохорик систем
Изохорик механизм нь тогтмол эзэлхүүн дээр суурилсан термодинамик процесс юм. Энэ нь тогтмол эзэлхүүнтэй саванд хангалттай халсан хий эсвэл шингэнд ажиглагдаж болно.
Изохорик хэлбэрийн идеал хийн термодинамик процесс нь молекулуудыг зөвшөөрдөг.температуртай холбоотой пропорцийг хадгалах. Энэ нь Чарльзын хуулиас үүдэлтэй. Бодит хийн хувьд шинжлэх ухааны энэ сургаал хамаарахгүй.
Изобар систем
Изобар системийг гаднах тогтмол даралттай үед явагддаг термодинамик процесс гэж танилцуулсан. I.p. урсгал хангалттай удаан хурдаар, систем доторх даралтыг тогтмол, гадаад даралттай харгалзах боломжийг олгодог, буцаах боломжтой гэж үзэж болно. Мөн ийм үзэгдэлд дээр дурдсан процессын өөрчлөлт бага хурдтай явагдах тохиолдол багтдаг бөгөөд энэ нь даралтын тогтмолыг авч үзэх боломжийг олгодог.
I.p хийх. дулаанд нийлүүлсэн (эсвэл устгасан) системд боломжтой dQ. Үүний тулд Pdv ажлыг өргөтгөж, дотоод энергийн төрлийг өөрчлөх шаардлагатай dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Энтропийн түвшний өөрчлөлт – dS, T – температурын үнэмлэхүй утга.
Изобар систем дэх идеал хийн термодинамик процесс нь эзлэхүүний температуртай пропорциональ байдлыг тодорхойлдог. Бодит хий нь эрчим хүчний дундаж төрлийг өөрчлөхөд тодорхой хэмжээний дулаан зарцуулна. Ийм үзэгдлийн ажил нь гадаад даралт ба эзлэхүүний өөрчлөлтийн үржвэртэй тэнцүү байна.
Изотермийн үзэгдэл
Термодинамикийн гол процессуудын нэг нь түүний изотерм хэлбэр юм. Энэ нь тогтмол температуртай физик системд тохиолддог.
Энэ үзэгдлийг ухамсарлахын тулдсистем нь дүрмээр бол асар их дулаан дамжуулалт бүхий термостат руу шилждэг. Дулааны харилцан солилцоо нь үйл явцын хурдыг гүйцэх хангалттай хурдаар явагддаг. Системийн температурын түвшин нь термостатын заалтаас бараг ялгагдахгүй.
Мөн термометр ашиглан температурын тогтмол байдлыг хянах дулаан шингээгч ба (эсвэл) эх үүсвэрийг ашиглан изотермийн шинж чанартай процессыг хийх боломжтой. Энэ үзэгдлийн хамгийн түгээмэл жишээнүүдийн нэг бол шингэн тогтмол даралтын дор буцалгах явдал юм.
Изетропик үзэгдэл
Дулааны процессын изонтроп хэлбэр нь тогтмол энтропийн нөхцөлд явагддаг. Урвуу процессын хувьд Клаузиусын тэгшитгэлийг ашиглан дулааны шинж чанартай механизмуудыг олж авч болно.
Зөвхөн эргэх боломжтой адиабат процессуудыг изонтроп гэж нэрлэж болно. Клаусиусын тэгш бус байдал нь эргэлт буцалтгүй дулааны үзэгдлүүдийг энд оруулах боломжгүй гэж заасан байдаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв энтропи дээр термодинамик процессын ажил нэн даруй арилах байдлаар хийгдсэн бол энтропийн тогтмол байдлыг эргэлт буцалтгүй дулааны үзэгдэлд ажиглаж болно. Термодинамик диаграммыг харахад изонтропик процессыг харуулсан шугамуудыг адиабат эсвэл изонтроп гэж нэрлэж болно. Ихэнхдээ тэд анхны нэрээр ханддаг бөгөөд энэ нь эргэлт буцалтгүй шинж чанартай үйл явцыг тодорхойлсон диаграм дээрх шугамуудыг зөв дүрслэх чадваргүйгээс үүдэлтэй юм. Изентропик үйл явцыг тайлбарлах, цаашид ашиглах нь маш чухал юм.зорилго, практик болон онолын мэдлэгийг хэрэгжүүлэхэд ихэвчлэн ашигладаг тул үнэ цэнэ.
Исентальпи төрлийн процесс
Изентальпийн процесс нь тогтмол энтальпи байх үед ажиглагддаг дулааны үзэгдэл юм. Түүний индикаторын тооцоог дараах томъёоны дагуу хийдэг: dH=dU + d(pV).
Энтальпи нь системийн урвуу төлөв рүү буцах үед өөрчлөлт ажиглагддаггүй ба тэгтэй тэнцүү байх системийн шинж чанарыг тодорхойлоход ашиглаж болох параметр юм.
Дулаан дамжуулалтын изентальпийн үзэгдэл нь жишээлбэл, хийн термодинамик процесст илэрч болно. Молекулууд, жишээлбэл, этан эсвэл бутан нь сүвэрхэг бүтэцтэй хуваалтаар "шахаж" байх үед хий ба дулааны хоорондох дулаан солилцоо ажиглагддаггүй. Үүнийг хэт бага температурыг олж авах явцад ашигласан Жоул-Томсоны эффектээс харж болно. Изентальпийн процессууд нь эрчим хүчийг дэмий үрэлгүйгээр хүрээлэн буй орчны температурыг бууруулах боломжтой тул үнэ цэнэтэй юм.
Политроп хэлбэр
Политропик процессын нэг онцлог нь системийн физик үзүүлэлтүүдийг өөрчлөх боловч дулааны багтаамжийн индексийг (C) тогтмол байлгах чадвар юм. Термодинамик процессыг ийм хэлбэрээр харуулсан диаграммыг политропик гэж нэрлэдэг. Урвуу чадварын хамгийн энгийн жишээнүүдийн нэг нь идеал хийд тусгагдсан бөгөөд тэгшитгэлийг ашиглан тодорхойлно: pV =const. P - даралтын үзүүлэлтүүд, V - хийн эзэлхүүний утга.
Процессын цагираг
Термодинамик систем ба процессууд нь дугуй хэлбэртэй цикл үүсгэж болно. Тэд биеийн төлөв байдлыг үнэлдэг анхны болон эцсийн параметрүүдэд үргэлж ижил үзүүлэлттэй байдаг. Ийм чанарын үзүүлэлтүүдэд даралт, энтропи, температур, эзэлхүүнийг хянах зэрэг орно.
Термодинамикийн мөчлөг нь дулааныг механик ажил болгон хувиргадаг бодит дулааны механизмд явагдах үйл явцын загварын илэрхийлэлд илэрдэг.
Ажлын хэсэг нь ийм машин бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг хэсэг юм.
Урваж болох термодинамик процессыг урагш болон хойшлох замтай цикл хэлбэрээр үзүүлэв. Түүний байрлал нь хаалттай системд оршдог. Системийн энтропийн нийт коэффициент нь мөчлөг бүрийн давталтаар өөрчлөгддөггүй. Дулаан дамжуулалт нь зөвхөн халаах, хөргөх төхөөрөмж болон ажлын шингэний хооронд явагддаг механизмын хувьд зөвхөн Карногийн циклээр л буцах боломжтой.
Нэмэлт дулааны нөөц бий болсон үед л буцах боломжтой өөр хэд хэдэн мөчлөгийн үзэгдлүүд байдаг. Ийм эх үүсвэрийг сэргээгч гэж нэрлэдэг.
Сэргээх процесс явагдах термодинамик процессын дүн шинжилгээ нь эдгээр нь бүгд Реутлингерийн мөчлөгт нийтлэг байдгийг харуулж байна. Урвуу эргэлт нь хамгийн өндөр үр ашигтай байдаг нь хэд хэдэн тооцоо, туршилтаар батлагдсан.
