Ushbu maqolada biz termodinamik jarayonlarni ko'rib chiqamiz. Keling, ularning navlari va sifat xususiyatlari bilan tanishamiz, shuningdek, boshlang'ich va yakuniy nuqtalarda bir xil parametrlarga ega bo'lgan aylana jarayonlari fenomenini o'rganamiz.
Kirish
Termodinamik jarayonlar butun sistemaning termodinamikasida makroskopik oʻzgarish sodir boʻladigan hodisalardir. Boshlang'ich va oxirgi holat o'rtasidagi farqning mavjudligi elementar jarayon deb ataladi, lekin bu farq cheksiz kichik bo'lishi kerak. Ushbu hodisa sodir bo'ladigan bo'shliq maydoni ishchi organ deb ataladi.
Barqarorlik turiga asoslanib, muvozanat va muvozanatsizlikni ajratish mumkin. Muvozanat mexanizmi - bu tizim orqali o'tadigan barcha turdagi holatlar muvozanat holati bilan bog'liq bo'lgan jarayon. Bunday jarayonlarning amalga oshirilishi o'zgarish ancha sekin kechganda yoki boshqacha qilib aytganda, hodisa kvazistatik xususiyatga ega bo'lganda sodir bo'ladi.
Hodisalartermal turini qaytariladigan va qaytarilmaydigan termodinamik jarayonlarga bo'lish mumkin. Qaytariladigan mexanizmlar - bu jarayonni bir xil oraliq holatlardan foydalangan holda teskari yo'nalishda amalga oshirish imkoniyati amalga oshiriladigan mexanizmlar.
Adiabatik issiqlik uzatish
Issiqlik uzatishning adiabatik usuli makrokosmos miqyosida sodir boʻladigan termodinamik jarayondir. Yana bir xususiyat - atrofdagi bo'shliq bilan issiqlik almashinuvining yo'qligi.
Bu jarayon boʻyicha keng koʻlamli tadqiqotlar XVIII asr boshlariga toʻgʻri keladi.
Adiabatik jarayonlar turlari politropik shaklning alohida holidir. Buning sababi shundaki, bu shaklda gazning issiqlik quvvati nolga teng, ya'ni u doimiy qiymatdir. Vaqt bo'yicha barcha momentlarning muvozanat nuqtasi mavjud bo'lgandagina bunday jarayonni orqaga qaytarish mumkin. Bu holda entropiya indeksidagi o'zgarishlar kuzatilmaydi yoki juda sekin davom etadi. Bir qator mualliflar adiabatik jarayonlarni faqat qaytariladigan jarayonlarda taniydilar.
Adiabatik hodisa shaklidagi ideal turdagi gazning termodinamik jarayoni Puasson tenglamasini tavsiflaydi.
Izokorik tizim
Izoxorik mexanizm doimiy hajmga asoslangan termodinamik jarayondir. Bu doimiy hajmli idishda yetarli darajada qizdirilgan gazlar yoki suyuqliklarda kuzatilishi mumkin.
Ideal gazning izoxorik shakldagi termodinamik jarayoni molekulalarga ruxsat beradiharoratga nisbatan mutanosiblikni saqlang. Bu Charlz qonuni bilan bog'liq. Haqiqiy gazlar uchun bu fan dogmasi qo'llanilmaydi.
Isobar tizimi
Izobar sistema tashqarida doimiy bosim mavjud bo'lganda sodir bo'ladigan termodinamik jarayon sifatida taqdim etiladi. I.p. oqimi etarlicha sekin sur'atda, tizim ichidagi bosimni doimiy va tashqi bosimga mos keladigan deb hisoblash imkonini beruvchi, teskari deb hisoblanishi mumkin. Shuningdek, bunday hodisalarga yuqorida qayd etilgan jarayonning o'zgarishi past tezlikda davom etadigan holat kiradi, bu esa bosim doimiyligini hisobga olish imkonini beradi.
I.p.ni bajaring. dQ issiqlik bilan ta'minlangan (yoki olib tashlangan) tizimda mumkin. Buning uchun Pdv ishni kengaytirish va energiyaning ichki turini o'zgartirish kerak dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Entropiya darajasidagi oʻzgarishlar – dS, T – haroratning mutlaq qiymati.
Izobar sistemadagi ideal gazlarning termodinamik jarayonlari harorat bilan hajmning mutanosibligini aniqlaydi. Haqiqiy gazlar energiyaning o'rtacha turini o'zgartirish uchun ma'lum miqdorda issiqlik sarflaydi. Bunday hodisaning ishi tashqi bosim va hajmdagi o'zgarishlar mahsulotiga teng.
Izotermik hodisa
Asosiy termodinamik jarayonlardan biri uning izotermik shaklidir. Bu doimiy haroratda jismoniy tizimlarda uchraydi.
Ushbu hodisani amalga oshirish uchuntizim, qoida tariqasida, katta issiqlik o'tkazuvchanligi bilan termostatga o'tkaziladi. O'zaro issiqlik almashinuvi jarayonning tezligidan o'tish uchun etarli darajada davom etadi. Tizimning harorat darajasi termostat ko'rsatkichlaridan deyarli farq qilmaydi.
Bundan tashqari, termometrlar yordamida haroratning doimiyligini nazorat qiluvchi issiqlik qabul qiluvchilar va (yoki) manbalar yordamida izotermik jarayonni amalga oshirish mumkin. Bu hodisaning eng keng tarqalgan misollaridan biri suyuqliklarning doimiy bosim ostida qaynashidir.
Izentropik hodisa
Termik jarayonlarning izentropik shakli doimiy entropiya sharoitida boradi. Qaytariladigan jarayonlar uchun Klauzius tenglamasi yordamida termal xususiyatga ega mexanizmlarni olish mumkin.
Faqat qaytariladigan adiabatik jarayonlarni izentropik deb atash mumkin. Klauzius tengsizligi bu erga qaytarilmas turdagi issiqlik hodisalarini kiritish mumkin emasligini bildiradi. Biroq, entropiyaning doimiyligi, agar entropiya bo'yicha termodinamik jarayonda ish darhol olib tashlanadigan tarzda bajarilsa, qaytarilmas issiqlik hodisasida ham kuzatilishi mumkin. Termodinamik diagrammalarga qaraganda, izentropik jarayonlarni ifodalovchi chiziqlarni adiabatlar yoki izentroplar deb atash mumkin. Ko'pincha ular qaytarib bo'lmaydigan jarayonni tavsiflovchi diagrammadagi chiziqlarni to'g'ri tasvirlay olmaslikdan kelib chiqqan birinchi nomga murojaat qilishadi. Izentropik jarayonlarni tushuntirish va undan keyingi ekspluatatsiya qilish katta ahamiyatga ega.qiymat, chunki u ko'pincha maqsadlarga erishishda, amaliy va nazariy bilimlarda qo'llaniladi.
Izentalpiya jarayoni
Izentalpiya jarayoni doimiy entalpiya ishtirokida kuzatiladigan termal hodisadir. Uning indikatorini hisoblash quyidagi formula bo'yicha amalga oshiriladi: dH=dU + d(pV).
Entalpiya - bu tizimning teskari holatiga qaytganida oʻzgarishlar kuzatilmaydigan va shunga mos ravishda nolga teng boʻlgan tizimni tavsiflash uchun ishlatilishi mumkin boʻlgan parametr.
Issiqlik uzatishning izentalpiya hodisasi, masalan, gazlarning termodinamik jarayonida o'zini namoyon qilishi mumkin. Molekulalar, masalan, etan yoki butan, g'ovakli tuzilishga ega bo'linma orqali "siqib chiqsa" va gaz va atrofdagi issiqlik o'rtasida issiqlik almashinuvi kuzatilmaydi. Buni ultra past haroratlarni olish jarayonida qo'llaniladigan Joul-Tomson effektida kuzatish mumkin. Izentalpiya jarayonlari qimmatlidir, chunki ular energiyani isrof qilmasdan atrof-muhit haroratini pasaytirish imkonini beradi.
Politropik shakl
Politropik jarayonning xarakteristikasi uning tizimning fizik parametrlarini o'zgartirish, lekin issiqlik sig'im indeksini (C) doimiy qoldirish qobiliyatidir. Termodinamik jarayonlarni shu shaklda aks ettiruvchi diagrammalar politropik deyiladi. Qaytarilishning eng oddiy misollaridan biri ideal gazlarda aks etadi va tenglama yordamida aniqlanadi: pV =const. P - bosim ko'rsatkichlari, V - gazning hajmli qiymati.
Jarayon ringi
Termodinamik tizimlar va jarayonlar dumaloq shaklga ega bo'lgan tsikllarni hosil qilishi mumkin. Ular har doim tananing holatini baholaydigan boshlang'ich va yakuniy parametrlarda bir xil ko'rsatkichlarga ega. Bunday sifat ko‘rsatkichlariga bosim, entropiya, harorat va hajmni kuzatish kiradi.
Termodinamik sikl issiqlikni mexanik ishga aylantiruvchi real termal mexanizmlarda sodir boʻladigan jarayon modeli ifodasida topiladi.
Ishchi organ har bir bunday mashinaning tarkibiy qismlarining bir qismidir.
Qaytariladigan termodinamik jarayon oldinga va orqaga yo'llarga ega bo'lgan tsikl sifatida taqdim etiladi. Uning pozitsiyasi yopiq tizimda yotadi. Tizim entropiyasining umumiy koeffitsienti har bir tsiklning takrorlanishi bilan o'zgarmaydi. Issiqlik almashinuvi faqat isitish yoki sovutish moslamasi va ishlaydigan suyuqlik o'rtasida sodir bo'ladigan mexanizm uchun teskari aylanish faqat Karno siklida mumkin.
Bir qator boshqa tsiklik hodisalar mavjudki, ular faqat qo'shimcha issiqlik rezervuarining kiritilishiga erishilgandagina orqaga qaytarilishi mumkin. Bunday manbalar regeneratorlar deb ataladi.
Regeneratsiya sodir boʻladigan termodinamik jarayonlar tahlili shuni koʻrsatadiki, ularning barchasi Reutlinger siklida keng tarqalgan. Qaytariladigan sikl eng yuqori samaradorlikka ega ekanligi bir qancha hisob-kitoblar va tajribalar bilan isbotlangan.
