Оборотним процесом називається. Зворотні та незворотні процеси в термодинаміці

Будь ласка, її ще хоча б декількома пропозиціями та приберіть це повідомлення. Якщо стаття залишиться недописаною, вона може бути виставлена ​​для видалення. Для вказівки на роботу над статтею використовуйте шаблон ((subst: )) .

Оборотний процес(Тобто рівноважний) - термодинамічний процес, який може проходити як у прямому, так і в зворотному напрямку, проходячи через однакові проміжні стани, причому система повертається у вихідний стан без витрат енергії, і в навколишньому середовищі не залишається макроскопічних змін.

Оборотний процес можна будь-якої миті змусити протікати у напрямі, змінивши якусь незалежну змінну на нескінченно малу величину.

Оборотні процеси дають найбільшу роботу. Велику роботу від системи взагалі отримати неможливо. Це надає оборотним процесам теоретичну важливість. Насправді оборотний процес реалізувати неможливо. Він протікає нескінченно повільно, і можна лише наблизитись до нього.

Слід зазначити, що термодинамічна оборотність процесу відрізняється від хімічної оборотності. Хімічна оборотність характеризує напрямок процесу, а термодинамічна - спосіб його проведення.

Поняття рівноважного стану та оборотного процесу грають велику роль у термодинаміці. Всі кількісні висновки термодинаміки застосовні лише до рівноважних станів та оборотних процесів. У стані хімічної рівноваги швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції!

Приклади

Випікання пирога - незворотний процес. Гідроліз солей – оборотний процес.

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Зворотний процес"

Посилання

• socrates.berkeley.edu/~ashvinv/Phy211/lecture3.pdf
• www.britannica.com/EBchecked/topic/500473/reversibility

Уривок, що характеризує Зворотний процес

Визначення 1

Зворотний процес вважається у фізиці процесом, який можливий для проведення у зворотному напрямку таким чином, що система буде схильна до проходження тих же станів, але у зворотних напрямках.

Малюнок 1. Оборотні та незворотні процеси. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт

Визначення 2

Необоротний процес вважається процесом, що мимоволі протікає виключно в одному напрямку.

Термодинамічний процес

2. Термодинамічні процеси. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт

Термодинамічний процес представляє безперервну зміну станів системи, що відбувається внаслідок її взаємодій із довкіллям. Зовнішньою ознакою процесу вважатиметься у разі зміна хоча б одного параметра стану.

Реальні процеси зміни стану відбуваються за умови присутності значних швидкостей та різниць потенціалів (тисків і температур), що існують між системою та середовищем. У подібних умовах з'явиться складний нерівномірний розподіл параметрів та функцій стану, виходячи з обсягу системи, що перебуває у нерівноважному стані. Термодинамічні процеси, що передбачають проходження системи через низку нерівноважних станів, будуть називатися нерівноважними.

Вивчення нерівноважних процесів вважається найскладнішим для вчених завданням, оскільки розроблені у межах термодинаміки методи пристосовані переважно дослідження рівноважних станів. Наприклад, нерівноважний процес дуже складно розраховується за допомогою рівнянь стану газу, застосовних для рівноважних умов, у той час, як щодо всього об'єму системи тиск і температура мають рівні значення.

Можливо було б виконувати наближений розрахунок нерівноважного процесу шляхом підстановки рівняння середніх значень параметрів стану, але в більшості випадків опосередкування параметрів за обсягом системи стає неможливим.

У технічній термодинаміці у межах дослідження реальних процесів умовно приймають розподіл параметрів стану рівномірним чином. Це, своєю чергою, дозволяє скористатися рівняннями стану та іншими розрахунковими формулами, отриманими з єдиною метою рівномірного розподілу у системі параметрів.

У деяких випадках похибки, зумовлені подібним спрощенням, незначні і при розрахунку реальних процесів їх можна не враховувати. Якщо внаслідок нерівномірності процес відчутно відрізняється від ідеальної рівноважної моделі, то до розрахунку внесуть відповідні виправлення.

Умови рівномірно розподілених параметрів у системі за зміни її стану, по суті мають на увазі взяття ідеалізованого процесу як об'єкт дослідження. Подібний процес складається з нескінченно великої кількості рівноважних станів.

Такий процес можна уявити у форматі протікає настільки повільно, що у кожен конкретний час у системі встановиться практично рівноважний стан. Ступінь наближення такого процесу до рівноважного виявиться тим більшим, чим меншою буде при цьому швидкість зміни системи.

Ми приходимо до нескінченно повільного процесу, що надав безперервну зміну для станів рівноваги. Подібний процес рівноважної зміни стану називатиметься квазістатичним (або як би статичним). Такому виду процесу відповідатиме нескінченно мала різниця потенціалів між системою та довкіллям.

Визначення 3

При зворотному напрямку квазістатичного процесу система проходитиме через стани, аналогічні тим, що відбуваються у прямому процесі. Така властивість квазістатичних процесів називають оборотністю, а самі процеси при цьому є оборотними.

Зворотний процес у термодинаміці

Рисунок 3. Оборотний процес у термодинаміці. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт

Визначення 4

Оборотний процес (рівноважний) – представляє термодинамічний процес, здатний до проходження і в прямому, і в зворотному напрямку (за рахунок проходження через однакові проміжні стани), система при цьому повертається у вихідний стан без енергетичних витрат, а в навколишньому середовищі не залишається ніяких макроскопічних змін.

Оборотний процес можна в будь-який момент часу змусити протікати у зворотному напрямку, за рахунок зміни будь-якої незалежної змінної на нескінченно малу величину. Оборотні процеси можуть давати найбільшу роботу. Велику роботу від системи отримати неможливо за жодних умов. Це надає теоретичну важливість оборотним процесам, реалізувати які практично також неможливо.

Такі процеси протікають нескінченно повільно, і стає можливим лише наблизитись до них. Важливо відзначити суттєву відмінність термодинамічної оборотності процесу від хімічної. Хімічна оборотність характеризуватиме напрямок процесу, а термодинамічна – спосіб, у якому він проводитиметься.

Поняття оборотного процесу рівноважного стану грають дуже значну роль термодинаміці. Так, кожен кількісний висновок термодинаміки буде застосовний виключно щодо рівноважних станів та оборотних процесів.

Необоротні процеси термодинаміки

Необоротний процес неможливий до проведення в протилежному напрямку за допомогою тих самих проміжних станів. Усі реальні процеси вважаються у фізиці незворотними. Як приклади таких процесів виступають такі явища:

• дифузія;
• термодифузія;
• теплопровідність;
• в'язкий перебіг та ін.

Перехід кінетичної енергії (для макроскопічного руху) в теплоту через тертя (у внутрішню енергію системи) буде незворотним процесом.

Усі фізичні процеси, що здійснюються в природі, поділяються на оборотні та незворотні. Нехай ізольована система внаслідок якогось процесу здійснить перехід зі стану А в стан і потім повернеться у свій початковий стан.

Процес, в такому разі, стане оборотним в умовах ймовірного здійснення зворотного переходу зі стану В А через аналогічні проміжні стану таким шляхом, щоб при цьому не залишалося зовсім ніяких змін в навколишніх тілах.

Якщо здійснення такого переходу неможливе і за умови збереження після закінчення процесу в навколишніх тілах або всередині самої системи будь-яких змін, процес виявиться незворотним.

Будь-який процес, що супроводжується явищем тертя, стане незворотним, оскільки, в умовах тертя, частина роботи завжди перетвориться на тепло, воно розсіється, в навколишніх тілах збережеться слід процесу – (нагрівання), що перетворить процес (за участю тертя) на незворотний.

Приклад 1

Ідеальний механічний процес, що виконується в консервативній системі (без сил тертя), став би оборотним. Прикладом такого процесу можна вважати коливання на довгому підвісі важкого маятника. Через незначний ступінь опору середовища, амплітуда маятникових коливань стає практично незмінною протягом тривалого часу, кінетична енергія маятника, що коливається, при цьому виявляється повністю переходить в його потенційну енергію і назад.

Як найважливішої важливої ​​особливості всіх теплових явищ (де бере участь величезна кількість молекул), виступатиме їх незворотний характер. Прикладом процесу такого характеру вважатимуться розширення газу (зокрема, ідеального) у порожнечу.

Отже, у природі спостерігається існування двох видів принципово різних процесів:

• оборотних;
• незворотних.

Відповідно до заяви М. Планка, зробленого одного разу, різницю між такими процесами, як незворотні і оборотні, лежатимуть значно глибше, ніж, наприклад, між електричними і механічними різновидами процесів. З цієї причини, його з великою підставою (порівняно з будь-якою іншою ознакою) має сенс обирати як найперший принцип у рамках розгляду фізичних явищ.

ЗВЕРНІМІ ТА НЕЗВЕРНІМІ ПРОЦЕСИ

Шляхи зміни стану термодинаміч. системи. Процес зв. оборотним, якщо він допускає повернення аналізованої системи з кінцевого стану у вихідне через ту ж послідовність проміж. станів, що у прямому процесі, але прохідну у порядку. При цьому у вихідний стан повертається як система, а й середовище. Оборотний процес можливий, якщо і в системі, і в навколишньому середовищі він протікає рівноважно. При цьому передбачається, що рівновага існує між окремими частинами системи, що розглядається, і на кордоні з навколишнім середовищем. Оборотний процес - ідеалізир. випадок, досяжний лише при нескінченно повільному зміні термодинамічні. параметрів. Швидкість встановлення рівноваги повинна бути більшою, ніж швидкість процесу, що розглядається. Якщо неможливо знайти спосіб повернути і систему, і тіла у навколишньому середовищі у вихідний стан, процес зміни стану системи зв. незворотнім.

Необоротні процеси можуть протікати мимовільно лише одному напрямі; такі, теплопровідність, в'язкий перебіг та ін. Для хім. р-ції застосовують поняття термодинамічні. та кінетич. оборотності, які збігаються тільки в безпосередності. близькості до стану рівноваги Р-ція А + В З + D зв. кінетично оборотною або двосторонньою, якщо в даних умовах продукти С і D можуть реагувати один з одним з утворенням вихідних в-в А і В. При цьому швидкості прямої та зворотної р-цій, соотв. де і -константи швидкості, [А], [В], [С], [D] - поточні концентрації (активності), з часом стають рівними і настає хімічна рівновага,у до-ром -Константа рівноваги.,залежить від т-ри. Кінетично незворотними (односторонніми) є зазвичай такі р-ції, в ході яких брало хоча б один з продуктів видаляється із зони р-ції (випадає в осад, випаровується або виділяється у вигляді малодисоційованого соед.), а також р-ції, що супроводжуються виділенням великої кількості тепла.

Насправді нерідко зустрічаються системи, що у частковому рівновазі, т. е. у рівновазі стосовно певного роду процесам, тоді як загалом система неравновесна. Напр., зразок загартованої сталі має простори. неоднорідністю і є системою, нерівноважною по відношенню до дифузійних процесів, однак у цьому зразку можуть відбуватися рівноважні цикли хутра. деформації, оскільки часи релаксації дифузії та деформації у твердих тілах відрізняються на десятки порядків. Отже, процеси з відносно великим часом релаксації є кінетично загальмованими і можуть не братися до уваги при термодинаміч. аналіз більш швидких процесів.

Необоротні процеси супроводжуються диссипативними ефектами, сутністю яких є виробництво (генерування) ентропії в системі в результаті перебігу аналізованого процесу. Найпростіший вираз закону дисипації має вигляд:

де середня т-ра, i S->виробництво ентропії, - т. зв. некомпенсована теплота Клаузіуса (теплота дисипації).

Оборотні процеси, будучи ідеалізованими, не супроводжуються дисипативними ефектами. Мікроско-піч. теорія О. та н. п. розвивається в статистичної термодинаміки.Системи, в яких брало протікають незворотні процеси, вивчає термодинаміка незворотних процесів.

Літ.див. при ст. Хімічна термодинаміка. Е. П. Агеєї.

Хімічна енциклопедія - М: Радянська енциклопедія. За ред. І. Л. Кнунянца. 1988 .

Дивитись що таке "ЗВЕРНІ ТА НЕЗВЕРНІ ПРОЦЕСИ" в інших словниках:

Фізич. процеси, які можуть мимовільно протікати тільки в одному певному напрямку. До них відносяться: дифузія, теплопровідність, термодифузія, в'язкий перебіг та ін., при яких відбувається спрямований просторів. перенесення у ва… … Фізична енциклопедія

Фізичні процеси, які можуть спонтанно протікати тільки в одному певному напрямку. До них відносяться: процеси дифузії, теплопровідності, термодифузії, в'язкого…

Див Зворотні та незворотні процеси … Хімічна енциклопедія

Закон невтрати ентропії: «В ізольованій системі ентропія не зменшується». Якщо в певний момент часу замкнута система перебуває в нерівноважному макроскопічному стані, то в наступні моменти часу найімовірнішим наслідком… … Вікіпедія

Перетворення на щось інше. І. характеризується напрямом, інтенсивністю, швидкістю та тривалістю. Геракліт вважав І., тлумачене як рух, універсальною властивістю; елеати вважали, що І. чиста видимість, оскільки буття нерухоме… Філософська енциклопедія

- (Нерівноважна термодинаміка), вивчає загальні закономірності поведінки систем, що не перебувають у стані термодинамічної рівноваги. У таких системах мають місце різноманітні нерівноважні процеси (теплопередача, дифузія, електрич. струм, хім... Хімічна енциклопедія

Відділ хімії, що займається перетвореннями внутрішньої енергії тіл на тепло при хімічних процесах. Майже кожна хімічна реакція пов'язана з тим чи іншим тепловим ефектом: хімічне перетворення супроводжується або виділенням, або поглинанням тепла. Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

Хім. р ція реалізується як сукупність безлічі дискретних актів хім. перетворення, в кожному з яких бере участь лише одна або невелика кількість частинок (молекул, атомів, іонів). Якщо серед актів рції є хімічно розрізняються, то рція зв. Хімічна енциклопедія

Наука про найбільш загальні властивості макроскопічних систем, що перебувають у стані термодинамічної рівноваги, та про процеси переходу між цими станами. Т. будується на основі фундаментальних принципів (початків), які є… Велика Радянська Енциклопедія

Процес- (Process) Визначення процесу, види та типи процесів Інформація про визначення процесу, види та типи процесів Зміст Зміст Визначення Історичний Бізнес процес Тепловий процес Адіабатичний процес Ізобарний процес Ізобарний… … Енциклопедія інвестора

Книги

• Цікава фізика. Термодинаміка. Манга, Харада Т., Кавамото Р.. Клуб "Ненавч" - лабораторія незвичайних смаків - переживає нелегкі часи. Наближається університетська перевірка, під час якої члени клубу мають пред'явити результати своєї діяльності. Але...

Зворотні та незворотні процеси, шляхи зміни стану термодинамічної системи Процес називають оборотним, якщо він допускає повернення аналізованої системи з кінцевого стану у вихідне через ту ж послідовність проміжних станів, що й у прямому процесі, але прохідну у зворотному порядку. При цьому у вихідний стан повертається як система, а й середовище. Оборотний процес можливий, якщо і в системі, і в навколишньому середовищі він протікає рівноважно. При цьому передбачається, що рівновага існує між окремими частинами системи, що розглядається, і на кордоні з навколишнім середовищем. Оборотний процес - ідеалізований випадок, досяжний лише за нескінченно повільному зміні термодинамічних параметрів. Швидкість встановлення рівноваги повинна бути більшою, ніж швидкість процесу, що розглядається. Якщо неможливо знайти спосіб повернути систему і тіла у навколишньому середовищі у вихідний стан, процес зміни стану системи називають незворотним.

Необоротні процеси можуть протікати мимовільно лише одному напрямі; такі, в'язкий перебіг та інше. Для хімічної реакції застосовують поняття термодинамічної та кінетичної оборотності, які збігаються лише у безпосередній близькості до стану рівноваги. Р-ція А + В З + D зв. кінетично оборотною або двосторонньою, якщо в даних умовах продукти С і D можуть реагувати один з одним з утворенням вихідних речовин А і В. При цьому швидкості прямої та зворотної реакцій, соотв. , де і -константи швидкості, [А], [В], [С], [D] - поточні (активності), з часом стають рівними і настає , в якому -константа рівноваги,залежить від температури. Кінетично незворотними (односторонніми) є зазвичай такі реакції, в ході яких хоча б один із продуктів видаляється із зони реакції (випадає в осад, випаровується або виділяється у вигляді малодисоційованого з'єднання), а також реакції, що супроводжуються виділенням великої кількості тепла.

Насправді нерідко зустрічаються системи, що у частковому рівновазі, тобто. у рівновазі стосовно певного роду процесів, тоді як загалом система нерівноважна. Наприклад, зразок загартованої сталі має просторову неоднорідність і є системою, нерівноважною по відношенню до , проте в цьому зразку можуть відбуватися рівноважні цикли механічної деформації, оскільки часи дифузії і відрізняються на десятки порядків. Отже, процеси з відносно великим часом є кінетично загальмованими і можуть не братися до уваги при термодинаміч. аналіз більш швидких процесів.

Необоротні процеси супроводжуються диссипативними ефектами, сутністю яких є виробництво (генерування) у системі внаслідок перебігу аналізованого процесу. Найпростіший вираз закону дисипації має вигляд:

де середня температура, d і S-виробництво ентропії, - т. зв. некомпенсована теплота Клаузіуса (теплота дисипації).

Оборотні процеси, будучи ідеалізованими, не супроводжуються дисипативними ефектами. Мікроскопічна теорія оборотних та незворотних процесів розвивається у статистичній термодинаміці. Системи, у яких протікають незворотні процеси, вивчає термодинаміка незворотних процесів.

Літ.див. при ст. Хімічна термодинаміка. Е. П. Агеєї.

Виберіть першу літеру у назві статті:

Який може проходити як у прямому, так і у зворотному напрямку, проходячи через однакові проміжні стани, причому система повертається у вихідний стан без витрат енергії, і в навколишньому середовищі не залишається макроскопічних змін. Кількісним критерієм оборотності/незворотності процесу є виникнення ентропії - ця величина дорівнює нулю за відсутності незворотних процесів у термодинамічній системі і позитивна за їх наявності.

Оборотний процес можна будь-якої миті змусити протікати у напрямі, змінивши якусь незалежну змінну на нескінченно малу величину.

Оборотні процеси мають максимальний ККД. Великий ККД від системи отримати неможливо. Це надає оборотним процесам теоретичну важливість. Насправді оборотний процес реалізувати неможливо. Він протікає нескінченно повільно, і можна лише наблизитись до нього.

У термодинаміці прикладом теплової машини, що працює тільки по оборотних процесах, є машина Карно, що складається з двох адіабат ​​та двох ізотерм. В адіабатичних процесах жодного обміну енергією з довкіллям немає. В ізотермічних процесах теплообмін між навколишнім середовищем (нагрівачем, при розширенні і холодильником, при стисканні) і робочим тілом проходить між тілами, що мають одну і ту ж температуру. Це важливий момент, оскільки, якщо теплообмін відбувається між тілами з різною температурою, він є незворотним (другий початок термодинаміки).

Слід зазначити, що термодинамічна оборотність процесу відрізняється від хімічної оборотності. Хімічна оборотність характеризує напрямок процесу, а термодинамічна - спосіб його проведення.

Поняття рівноважного стану та оборотного процесу грають велику роль у термодинаміці. Всі кількісні висновки термодинаміки застосовні лише до рівноважних станів та оборотних процесів. У стані хімічної рівноваги швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції!

Тим часом досвід показує, що існують певні обмеження, пов'язані із напрямом перебігу процесів у природі. Так, енергія шляхом теплообміну мимоволі переходить від гарячого тіла до холоднішого, а зворотний процес сам собою не відбувається, тобто. він незворотний.

Термінологічні зауваження

Понятійний апарат, який використовується в тому чи іншому посібнику з класичної термодинаміки, істотно залежить від системи побудови/викладу даної дисципліни, яка використовується або передбачається автором конкретного посібника. Послідовники Р. Клаузіуса будують/викладають термодинаміку як теорію оборотних процесів, послідовники К. Каратеодорі – як теорію квазістатичних процесів, а послідовники Дж. У. Гіббса – як теорію рівноважних станів та процесів. Зрозуміло, що, незважаючи на застосування різних описових дефініцій ідеальних термодинамічних процесів - оборотних, квазістатичних і рівноважних, - якими оперують згадані вище термодинамічні аксіоматики, у будь-якій з них усі побудови класичної термодинаміки мають своїм підсумком один і той же математичний апарат. Де-факто це означає, що поза чисто теоретичних міркувань, тобто у прикладній термодинаміці, терміни «оборотний процес», «рівноважний процес» і «квазистатичний процес» розглядають як синоніми: всякий рівноважний (квазістатичний процес) процес є оборотним, і навпаки будь-який оборотний процес є рівноважним (квазістатичним).

Приклади

Випікання пирога - незворотний процес. Гідроліз солей – оборотний процес.

Див. також

Примітки

Література

• Tisza Laszlo. Generalized Thermodynamics. - Cambridge (Massachusetts); - London (England): The M.I.T. Press, 1966. – xi + 384 p.
• Каратеодорі До.Про основи термодинаміки (рус.) // Розвиток сучасної фізики: Збірник статей за ред. Б. Г. Кузнєцова. - 1964. - С. 188-222.
• Карно С., Клаузіус, Р., Томсон У. (лорд Кельвін) та ін.Друге початок термодинаміки/За ред.