Βασική διαφορά – Κυκλική έναντι αναστρέψιμη διαδικασία
Η κυκλική διαδικασία και η αναστρέψιμη διαδικασία σχετίζονται με τις αρχικές και τελικές καταστάσεις ενός συστήματος μετά την ολοκλήρωση μιας εργασίας. Ωστόσο, η αρχική και η τελική κατάσταση του συστήματος επηρεάζουν αυτές τις διαδικασίες με δύο διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, σε μια κυκλική διαδικασία, η αρχική και η τελική κατάσταση είναι πανομοιότυπες μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας, αλλά, σε μια αναστρέψιμη διαδικασία, η διαδικασία μπορεί να αντιστραφεί για να πάρει την αρχική της κατάσταση. Συνεπώς, μια κυκλική διεργασία μπορεί να θεωρηθεί ως αναστρέψιμη διεργασία. Όμως, μια αναστρέψιμη διαδικασία δεν είναι απαραίτητα μια κυκλική διαδικασία, είναι μόνο μια διαδικασία που μπορεί να αντιστραφεί. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ μιας κυκλικής και αναστρέψιμης διαδικασίας.
Τι είναι η κυκλική διαδικασία;
Η κυκλική διαδικασία είναι μια διαδικασία όπου το σύστημα επιστρέφει στην ίδια θερμοδυναμική κατάσταση που ξεκίνησε. Η συνολική μεταβολή της ενθαλπίας σε μια κυκλική διεργασία είναι ίση με μηδέν αφού δεν υπάρχει αλλαγή στην τελική και στην αρχική θερμοδυναμική κατάσταση. Με άλλα λόγια, η εσωτερική μεταβολή της ενέργειας σε μια κυκλική διαδικασία είναι επίσης μηδενική. Επειδή, όταν ένα σύστημα υφίσταται μια κυκλική διαδικασία, το αρχικό και το τελικό εσωτερικό επίπεδο ενέργειας είναι ίσα. Το έργο που εκτελεί το σύστημα σε μια κυκλική διαδικασία είναι ίσο με τη θερμότητα που απορροφάται από το σύστημα.
Τι είναι η αναστρέψιμη διαδικασία;
Μια αναστρέψιμη διαδικασία είναι μια διαδικασία που μπορεί να αντιστραφεί για να πάρει την αρχική της κατάσταση, ακόμη και μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το σύστημα βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία με το περιβάλλον του. Επομένως, δεν αυξάνει την εντροπία του συστήματος ή του περιβάλλοντος χώρου. Μια αναστρέψιμη διαδικασία μπορεί να γίνει εάν η συνολική θερμότητα και η συνολική ανταλλαγή εργασίας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος είναι μηδέν. Αυτό δεν είναι πρακτικά δυνατό στη φύση. Μπορεί να θεωρηθεί ως μια υποθετική διαδικασία. Επειδή, είναι πραγματικά δύσκολο να επιτευχθεί μια αναστρέψιμη διαδικασία.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ κυκλικής και αναστρέψιμης διαδικασίας;
Ορισμός:
Κυκλική διεργασία: Μια διεργασία λέγεται ότι είναι κυκλική, εάν η αρχική και η τελική κατάσταση ενός συστήματος είναι πανομοιότυπες, μετά την εκτέλεση μιας διεργασίας.
Αναστρέψιμη διεργασία: Μια διεργασία λέγεται ότι είναι αναστρέψιμη εάν το σύστημα μπορεί να αποκατασταθεί στην αρχική του κατάσταση μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Αυτό γίνεται κάνοντας μια απειροελάχιστη αλλαγή σε κάποια ιδιότητα του συστήματος.
Παραδείγματα:
Κυκλική διαδικασία: Τα ακόλουθα παραδείγματα μπορούν να θεωρηθούν ως κυκλικές διεργασίες.
- Διαστολή σε σταθερή θερμοκρασία (T).
- Αφαίρεση θερμότητας σε σταθερό όγκο (V).
- Συμπίεση σε σταθερή θερμοκρασία (T).
- Η προσθήκη θερμότητας σε σταθερό όγκο (V).
Αναστρέψιμη διαδικασία: Οι αναστρέψιμες διαδικασίες είναι ιδανικές διαδικασίες που δεν μπορούν ποτέ να επιτευχθούν πρακτικά. Αλλά υπάρχουν ορισμένες πραγματικές διαδικασίες που μπορούν να θεωρηθούν καλές προσεγγίσεις.
Παράδειγμα: Κύκλος Carnot (μια θεωρητική έννοια που προτάθηκε από τον Nicolas Léonard Sadi Carnot το 1824.
Υποθέσεις:
- Το έμβολο που κινείται στον κύλινδρο δεν δημιουργεί καμία τριβή κατά την κίνηση.
- Τα τοιχώματα του εμβόλου και του κυλίνδρου είναι τέλειοι μονωτές θερμότητας.
- Η μεταφορά της θερμότητας δεν επηρεάζει τη θερμοκρασία της πηγής ή της βύθισης.
- Το υγρό εργασίας είναι ένα ιδανικό αέριο.
- Η συμπίεση και η διαστολή είναι αναστρέψιμες.
Ιδιότητες:
Κυκλική Διαδικασία: Η εργασία που γίνεται στο αέριο είναι ίση με την εργασία που γίνεται από το αέριο. Επιπλέον, η εσωτερική ενέργεια και η μεταβολή της ενθαλπίας στο σύστημα είναι ίση με μηδέν σε μια κυκλική διαδικασία.
Αναστρέψιμη Διαδικασία: Κατά τη διάρκεια μιας αναστρέψιμης διαδικασίας, το σύστημα βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία μεταξύ τους. Για αυτό, η διεργασία θα πρέπει να συμβεί σε απειροελάχιστα μικρό χρόνο, και η περιεκτικότητα σε θερμότητα του συστήματος παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Επομένως, η εντροπία του συστήματος παραμένει σταθερή.
