En este artículo consideraremos los procesos termodinámicos. Conozcamos sus variedades y características cualitativas, y también estudiemos el fenómeno de los procesos circulares que tienen los mismos parámetros en los puntos inicial y final.
Introducción
Los procesos termodinámicos son fenómenos en los que se produce un cambio macroscópico en la termodinámica de todo el sistema. La presencia de una diferencia entre el estado inicial y final se llama proceso elemental, pero es necesario que esta diferencia sea infinitamente pequeña. El área del espacio dentro del cual ocurre este fenómeno se denomina cuerpo de trabajo.
Según el tipo de estabilidad, se puede distinguir entre equilibrio y no equilibrio. El mecanismo de equilibrio es un proceso en el que todos los tipos de estados a través de los cuales fluye el sistema están relacionados con el estado de equilibrio. La implementación de tales procesos ocurre cuando el cambio avanza con bastante lentitud o, en otras palabras, el fenómeno es de naturaleza cuasiestática.
FenómenosLos procesos termodinámicos de tipo térmico se pueden dividir en reversibles e irreversibles. Los mecanismos reversibles son aquellos en los que se realiza la posibilidad de realizar el proceso en sentido contrario, utilizando los mismos estados intermedios.
Transferencia de calor adiabática
La forma adiabática de transferencia de calor es un proceso termodinámico que ocurre en la escala del macrocosmos. Otra característica es la f alta de intercambio de calor con el espacio circundante.
La investigación a gran escala sobre este proceso se remonta a principios del siglo XVIII.
Los tipos de procesos adiabáticos son un caso especial de la forma politrópica. Esto se debe al hecho de que en esta forma la capacidad calorífica del gas es cero, lo que significa que es un valor constante. Es posible revertir tal proceso solo si hay un punto de equilibrio de todos los momentos en el tiempo. Los cambios en el índice de entropía no se observan en este caso o son demasiado lentos. Hay una serie de autores que reconocen los procesos adiabáticos solo en los reversibles.
El proceso termodinámico de un tipo de gas ideal en forma de fenómeno adiabático describe la ecuación de Poisson.
Sistema isocórico
El mecanismo isocórico es un proceso termodinámico basado en un volumen constante. Se puede observar en gases o líquidos que han sido suficientemente calentados en un recipiente con un volumen constante.
Proceso termodinámico de un gas ideal en forma isocórica, permite que las moléculasmantener las proporciones en relación con la temperatura. Esto se debe a la ley de Charles. Para gases reales, este dogma de la ciencia no se aplica.
Sistema isobar
El sistema isobárico se presenta como un proceso termodinámico que ocurre en presencia de una presión constante en el exterior. flujo IP a un ritmo suficientemente lento, que permita considerar constante la presión dentro del sistema y que, en correspondencia con la presión externa, pueda considerarse reversible. Además, tales fenómenos incluyen el caso en que el cambio en el proceso antes mencionado se produce a una velocidad baja, lo que permite considerar la presión constante.
Realizar I.p. posible en un sistema suministrado (o extraído) al calor dQ. Para hacer esto, es necesario expandir el trabajo Pdv y cambiar el tipo interno de energía dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Cambios en el nivel de entropía – dS, T – valor absoluto de la temperatura.
Los procesos termodinámicos de los gases ideales en el sistema isobárico determinan la proporcionalidad del volumen con la temperatura. Los gases reales usarán una cierta cantidad de calor para hacer cambios en el tipo promedio de energía. El trabajo de tal fenómeno es igual al producto de la presión externa y los cambios de volumen.
Fenómeno isotérmico
Uno de los principales procesos termodinámicos es su forma isotérmica. Ocurre en sistemas físicos, con una temperatura constante.
Para darse cuenta de este fenómenoel sistema, por regla general, se transfiere a un termostato, con una gran conductividad térmica. El intercambio mutuo de calor procede a una velocidad suficiente para superar la velocidad del proceso mismo. El nivel de temperatura del sistema es casi indistinguible de las lecturas del termostato.
También es posible realizar el proceso de carácter isotérmico utilizando disipadores y (o) fuentes de calor, controlando la constancia de temperatura mediante termómetros. Uno de los ejemplos más comunes de este fenómeno es la ebullición de líquidos a presión constante.
Fenómeno isentrópico
La forma isoentrópica de los procesos térmicos procede en condiciones de entropía constante. Los mecanismos de naturaleza térmica se pueden obtener utilizando la ecuación de Clausius para procesos reversibles.
Solo los procesos adiabáticos reversibles pueden llamarse isentrópicos. La desigualdad de Clausius establece que los tipos irreversibles de fenómenos térmicos no pueden incluirse aquí. Sin embargo, la constancia de la entropía también se puede observar en un fenómeno térmico irreversible, si el trabajo en el proceso termodinámico sobre la entropía se realiza de tal manera que se elimina inmediatamente. Al observar los diagramas termodinámicos, las líneas que representan procesos isentrópicos pueden denominarse adiabáticas o isentrópicas. Más a menudo recurren al primer nombre, que se debe a la incapacidad de representar correctamente las líneas en el diagrama que caracteriza el proceso de carácter irreversible. La explicación y posterior explotación de los procesos isoentrópicos son de gran importancia.valor, ya que a menudo se utiliza para lograr objetivos, conocimientos prácticos y teóricos.
Tipo de proceso tipo Isenthalpía
El proceso de Isentalpía es un fenómeno térmico observado en presencia de entalpía constante. Los cálculos de su indicador se realizan gracias a la fórmula: dH=dU + d(pV).
La entalpía es un parámetro que puede utilizarse para caracterizar un sistema en el que no se observan cambios al volver al estado inverso del propio sistema y, en consecuencia, son iguales a cero.
El fenómeno de la isenthalpía de la transferencia de calor puede, por ejemplo, manifestarse en el proceso termodinámico de los gases. Cuando las moléculas, por ejemplo, etano o butano, "aprietan" a través de una partición con una estructura porosa, y no se observa intercambio de calor entre el gas y el calor alrededor. Esto se puede observar en el efecto Joule-Thomson utilizado en el proceso de obtención de temperaturas ultrabajas. Los procesos de isenthalpía son valiosos porque permiten bajar la temperatura del ambiente sin desperdiciar energía.
Forma politrópica
Una característica de un proceso politrópico es su capacidad para cambiar los parámetros físicos del sistema, pero dejando constante el índice de capacidad calorífica (C). Los diagramas que muestran procesos termodinámicos en esta forma se llaman politrópicos. Uno de los ejemplos más simples de reversibilidad se refleja en los gases ideales y se determina mediante la ecuación: pV =const. P - indicadores de presión, V - valor volumétrico del gas.
Anillo de proceso
Los sistemas y procesos termodinámicos pueden formar ciclos que tienen una forma circular. Siempre tienen indicadores idénticos en los parámetros iniciales y finales que evalúan el estado del cuerpo. Estas características cualitativas incluyen el control de la presión, la entropía, la temperatura y el volumen.
El ciclo termodinámico se encuentra en la expresión de un modelo de un proceso que ocurre en mecanismos térmicos reales que convierten el calor en trabajo mecánico.
El cuerpo de trabajo es parte de los componentes de cada máquina.
Un proceso termodinámico reversible se presenta como un ciclo, que tiene caminos hacia adelante y hacia atrás. Su posición se encuentra en un sistema cerrado. El coeficiente total de entropía del sistema no cambia con la repetición de cada ciclo. Para un mecanismo en el que la transferencia de calor ocurre solo entre un aparato de calefacción o refrigeración y un fluido de trabajo, la reversibilidad solo es posible con el ciclo de Carnot.
Hay una serie de otros fenómenos cíclicos que solo pueden revertirse cuando se alcanza la introducción de una reserva adicional de calor. Estas fuentes se denominan regeneradores.
Un análisis de los procesos termodinámicos durante los cuales ocurre la regeneración nos muestra que todos son comunes en el ciclo de Reutlinger. Se ha demostrado mediante una serie de cálculos y experimentos que el ciclo reversible tiene el mayor grado de eficiencia.
