Понятие термодинамического процесса. Равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый процессы

  Термодинамический процесс - процесс перехода термодинамической системы из одного состояния в другое.

Разновесным называется процесс, когда значения одноименных параметров во всех точках системы одинаковы в любой фиксированный момент времени. В природе равновесных процессов не существует.

 

       Термодинамический процесс:

 

 

                     1

      p

 

                                         2

 

                                                         v

 

1-2 – график термодинамического процесса; 2-1 – обратный процесс.

  Обратным называется термодинамический процесс, когда в прямом и обратном направлении система проходит через одинаковые состояния в обратной последовательности.

  После возвращения системы в исходное состояние в точку 1, окружающая среда так же вернется в исходное состояние, иначе процесс необратим. Реальные процессы необратимы.

 

 

Основные термодинамические процессы

• Изохорный процесс

Р

Закон Шарля:

График изохорного процесса:

V

 

2.Изобарный процесс

Закон Гей-Люссака:

                            Р

 

                                        V

 

 

3. Изотермический процесс

    Закон Бойля-Мариотта:

 

                          p                                          теплоемкость

                                                       

 

4. Адиабатный процесс – процесс идущий без теплообмена системы с окружающей средой,

(расширение газа в двигателе).

;

показатель адиабаты.

 

                          p                        

                          

                                    

                                                                            V

К=1,67 (для одноатомного идеального газа); К=1,4 (для 2-х атомного газа); К=1,29 (для трехатомного газа).

Политропный процесс

; ; ; показатель адиабаты;

 Значение показателей политропны в основных термодинамических процессах:

               

             

             

                  

 

Внутренняя энергия и энтальпия- калорические параметры вещества

    

Внутренняя энергия существует внутри тела.

 

-внутренняя энергия.

Составляющие внутренней энергии:

• совокупность кинетической энергии микрочастиц.

• потенциальная энергия взаимодействия микрочастиц.

• энергия электронных оболочек атомов.

• внутриядерная энергия.

Величина внутренней энергии определяется состоянием внутренней энергии – поэтому внутреннюю энергию называют функцией состояния.

Изменение внутренней энергии в термодинамическом процессе не зависит от пути процесса, зависит от исходного и конечного состояния системы. .

Для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры.

                                      ;

 Энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и потенциальной энергии, внешнего давления.

;  ( удельная энтальпия).

Энтальпия есть функция состояния: .

 

 

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения энергии: теплота, подведенная к термодинамической системе, расходуется на увеличение внутренней энергии и совершение работы.

Аналитические выражения первого закона термодинамики:

- дифференциальная форма;

-для конечного процесса, на 1 кг вещества;

,- для произвольного количества вещества;

для бесконечно малого процесса.

      работа изменения объема

Выведем уравнение первого закона термодинамики во второй форме, то есть через энтальпию:

для элементарного процесса.

для конечного процесса