Kľúčový rozdiel – cyklický a reverzibilný proces
Cyklický proces a reverzibilný proces sa týkajú počiatočných a konečných stavov systému po dokončení práce. Počiatočný a konečný stav systému však ovplyvňujú tieto procesy dvoma rôznymi spôsobmi. Napríklad v cyklickom procese sú počiatočný a konečný stav po dokončení procesu identické, ale v reverzibilnom procese môže byť proces obrátený, aby sa dosiahol počiatočný stav. V súlade s tým možno cyklický proces považovať za reverzibilný proces. Ale reverzibilný proces nie je nevyhnutne cyklický proces, je to len proces, ktorý je možné zvrátiť. Toto je kľúčový rozdiel medzi cyklickým a reverzibilným procesom.
Čo je cyklický proces?
Cyklický proces je proces, pri ktorom sa systém vracia do rovnakého termodynamického stavu, v akom začal. Celková zmena entalpie v cyklickom procese je rovná nule, pretože nedochádza k žiadnej zmene v konečnom a počiatočnom termodynamickom stave. Inými slovami, vnútorná zmena energie v cyklickom procese je tiež nulová. Pretože keď systém prechádza cyklickým procesom, počiatočná a konečná úroveň vnútornej energie sú rovnaké. Práca vykonaná systémom v cyklickom procese sa rovná teplu absorbovanému systémom.
Čo je reverzibilný proces?
Reverzibilný proces je proces, ktorý je možné vrátiť do pôvodného stavu, a to aj po dokončení procesu. Počas tohto procesu je systém v termodynamickej rovnováhe s okolím. Preto nezvyšuje entropiu systému ani okolia. Reverzibilný proces je možné vykonať, ak je celkové teplo a celková výmena práce medzi systémom a okolím nulové. V prírode to nie je prakticky možné. Dá sa to považovať za hypotetický proces. Pretože je naozaj ťažké dosiahnuť reverzibilný proces.
Aký je rozdiel medzi cyklickým a reverzibilným procesom?
Definícia:
Cyklický proces: Proces sa považuje za cyklický, ak sú počiatočný stav a konečný stav systému po vykonaní procesu identické.
Reverzibilný proces: Proces sa považuje za reverzibilný, ak je možné systém obnoviť do pôvodného stavu po dokončení procesu. To sa dosiahne vykonaním nekonečne malej zmeny v nejakej vlastnosti systému.
Príklady:
Cyklický proces: Nasledujúce príklady možno považovať za cyklické procesy.
- Expanzia pri konštantnej teplote (T).
- Odvod tepla pri konštantnom objeme (V).
- Kompresia pri konštantnej teplote (T).
- Pridávanie tepla pri konštantnom objeme (V).
Reverzibilný proces: Reverzibilné procesy sú ideálne procesy, ktoré sa prakticky nikdy nedajú dosiahnuť. Existuje však niekoľko skutočných procesov, ktoré možno považovať za dobré aproximácie.
Príklad: Carnotov cyklus (teoretický koncept, ktorý navrhol Nicolas Léonard Sadi Carnot v roku 1824.
Predpoklady:
- Pieste pohybujúci sa vo valci nevytvára počas pohybu žiadne trenie.
- Steny piestu a valca sú dokonalé tepelné izolátory.
- Prenos tepla neovplyvňuje teplotu zdroja alebo výlevky.
- Pracovná kvapalina je ideálny plyn.
- Kompresia a expanzia sú reverzibilné.
Vlastnosti:
Cyklický proces: Práca vykonaná na plyne sa rovná práci vykonanej plynom. Okrem toho sa vnútorná energia a zmena entalpie v systéme rovná nule v cyklickom procese.
Reverzibilný proces: Počas reverzibilného procesu je systém vo vzájomnej termodynamickej rovnováhe. Preto by proces mal prebehnúť v nekonečne krátkom čase a tepelný obsah systému zostáva počas procesu konštantný. Entropia systému preto zostáva konštantná.
