Kluczowa różnica – proces cykliczny a proces odwracalny
Proces cykliczny i proces odwracalny odnoszą się do początkowych i końcowych stanów systemu po zakończeniu pracy. Jednak stan początkowy i końcowy systemu wpływają na te procesy na dwa różne sposoby. Na przykład w procesie cyklicznym stan 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. Jest to kluczowa różnica między procesem cyklicznym a odwracalnym.
Co to jest proces cykliczny?
Proces cykliczny to proces, w którym system powraca do tego samego stanu termodynamicznego, w którym został uruchomiony. 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 proces cykliczny, początkowy i końcowy poziom 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. Podczas tego procesu układ znajduje się w równowadze termodynamicznej z otoczeniem. Dlatego nie zwiększa entropii systemu ani otoczenia. Proces odwracalny można przeprowadzić, jeśli ogólne ciepło i ogólna wymiana pracy między systemem a otoczeniem są zerowe. W przyrodzie nie jest to praktycznie możliwe. Można to uznać za proces hipotetyczny. Ponieważ naprawdę trudno jest osiągnąć odwracalny proces.
Jaka jest różnica między procesem cyklicznym a odwracalnym?
Definicja:
Proces cykliczny: Proces jest określany jako cykliczny, jeśli stan początkowy i stan końcowy systemu są identyczne po wykonaniu procesu.
Proces odwracalny: Proces jest określany jako odwracalny, jeśli system można przywrócić do stanu początkowego po zakończeniu procesu. Odbywa się to poprzez wykonanie nieskończenie małej zmiany w jakiejś właściwości systemu.
Przykłady:
Proces cykliczny: Poniższe przykłady można uznać za procesy cykliczne.
- Rozprężanie w stałej temperaturze (T).
- Odprowadzanie ciepła przy stałej objętości (V).
- Sprasowanie w stałej temperaturze (T).
- Dodawanie ciepła przy stałej objętości (V).
Proces odwracalny: Procesy odwracalne to idealne procesy, których nigdy nie można osiągnąć w praktyce. Istnieją jednak pewne rzeczywiste procesy, które można uznać za dobre przybliżenia.
Przykład: cykl Carnota (koncepcja teoretyczna zaproponowana przez Nicolasa Léonarda Sadi Carnota w 1824 roku.
Założenia:
- Tłok poruszający się w cylindrze nie powoduje żadnego tarcia podczas ruchu.
- Ściany tłoka i cylindra są doskonałymi izolatorami ciepła.
- Przenikanie ciepła nie wpływa na temperaturę źródła ani zlewu.
- Płyn roboczy to gaz doskonały.
- Kompresja i rozszerzanie są odwracalne.
Właściwości:
Proces cykliczny: Praca wykonana na gazie jest równa pracy wykonanej przez gaz. Co więcej, energia wewnętrzna i zmiana entalpii w układzie jest równa zeru w procesie cyklicznym.
Proces odwracalny: Podczas procesu odwracalnego system znajduje się w równowadze termodynamicznej ze sobą. W tym celu proces powinien przebiegać w nieskończenie krótkim czasie, a zawartość ciepła w układzie pozostaje w trakcie procesu stała. Dlatego entropia układu pozostaje stała.
