Термодинамічний процес. Оборотний і необоротний термодинамічні процеси (стор. 54-59)

Термодинамічний процес – це сукуп-ність змін термодинамічного стану систе-ми. Термодинамічний процес, в якому всі проміжні стани є рівноважні, називається рівноважним. Тобто, якщо ми візьмемо плоску систему координат, то термодинамі-чний процес буде відображений так:

Процес, в якому хоча б один з термоди-намічних станів є нерівноважним, назива-ється нерівноважним.

Процес, при якому іде розширення ро-бочого тіла зі збільшенням його об’єму, на-зивається процесом розширення, або пря-мим процесом.

Процес, в якому протікає стиснення ро-бочого тіла, називається процесом стисне-ння, або зворотнім процесом.

Нехай кулька рухається по впуклій по-верхні. Якщо нема тертя, то вона підніме-ться на ту ж висоту, з якої почала свій рух. Якщо є тертя, то частина енергії кулька втратить на те, щоб подолати сили тертя. Поступово її рух затихне. Оборотним на-зивається процес, в якому робоче тіло про-ходить в прямому і зворотному напрямках через одні і ті ж самі проміжні стани, і піс-ля цього повертається в початковий стан без витрати на то енергії ззовні. Необорот-ним називають процес, в якому робоче тіло після завершення зворотного процесу не може повернутись в початковий стан без витрати енергії ззовні. Для протікання оборотного процесу необхідно виконати та-кі умови:

1. процес повинен бути рівноважним;

2. нескінченно повільне протікання процесу;

3. відсутність втрат енергії на подо-лання тертя;

4. відсутність хімічних процесів, вна-слідок яких утворюються речовини з нови-ми властивостями.

Таким чином, при протіканні необорот-ного процесу умовою є наявність тертя і ви-трата енергії на подолання дисипативних сил. Дисипативними силами називають сили, що направлені в протилежний бік у порівнянні з напрямом руху тіла і на подо-лання яких витрачається енергія (енергія дисипації).

Під час вивчення термодинамічних процесів широко використовується графіч-ний метод дослідження термодинамічних процесів. Для цього використовують дві си-стеми координат:

· рv

р – абсолютний тиск;

v – питомий об’єм.

рv-діаграма

Особливістю цієї системи координат є те, що елементарна площа площадки є рdv, тому:

Площа, обмежена кривою процесу, кра-йніми координатами і віссю абсцис, являє собою в деякому масштабі роботу цього процесу.

· Ts

T – абсолютна температура;

s – питома ентропія.

Ts-діаграма

- кількісна залежність.

У системі координат (T,s) площа, обме-жена кривою процесу, крайніми ордината-ми і віссю абсцис в деякому масштабі явля-ють собою теплоту процесу. Є чотири вели-чини з однаковою розмірністю :