Обратимые и необратимые процессы

Обратимым термодинамическим процессом называется такое изменение состояния системы, при которых она возвращается в начальное состояние без остаточных изменений в системе и внешней среде. Система возвращается в обратном порядке через те же промежуточные состояния, что и при прямом процессе. Если же система не может возвратиться в начальное состояние без возникновения остаточных изменений в системе или в окружающей среде, то процесс — необратимый. Обратимые процессы — это идеализация реальных процессов.

Их рассмотрение важно по двум причинам:

1 ) многие процессы в технике практически обратимы;

2) обратимые процессы наиболее экономичны; имеют максимальный термический коэффициент полезного действия, что позволяет указать пути повышения к.п.д. реальных тепловых двигателей.

Мерой необратимости процесса в замкнутой системе является изменением новой функции состояния - энтропии, существование которой у равновесной системы устанавливает первое положение второго начала о невозможности вечного двигателя второго рода. Однозначность этой функции состояния приводит к тому, что всякий необратимый процесс является неравновесным.

Математически второе начало термодинамики для равновесных процессов записывается уравнением: dQ/T = dS, (14.1.)

или dQ = TdS. (14.2.)

Интегральным уравнением второго начала для равновесных круговых процессов является равенство Клаузиуса: dQ/T = 0. (14.3.)

Для неравновесного кругового процесса неравенство Клаузиуса имеет следующий вид: dQ/T < 0. Теперь можно записать основное уравнение термодинамики для простейшей системы находящейся под всесторонним давлением: TdS = dU + PdV. (14.4.)