Составители:
Рубрика:
Химическая термодинамика
35
Термодинамически обратимыми называются процессы, кото-
рые можно реализовать как в прямом, так и в обратном направлении
таким образом, чтобы ни в системе, ни в окружающей ее внешней
среде не осталось стойких изменений. Истинно обратимых процес-
сов в природе не бывает, но к ним приближаются так называемые
квазистатические процессы, проводимые так, что в каждой из беско-
нечно большого количества стадий изменение интенсивного свойст-
ва системы будет бесконечно мало, а отклонение системы от равно-
весия будет также бесконечно малым.
К обратимым приближаются процессы фазовых переходов
(например, плавление твердого тела при температуре плавления).
Для квазистатических процессов термодинамика дает наиболее про-
стые закономерности, которые рассматриваются далее.
Если проводить процесс обратимо (квазистатически), то мож-
но получить от системы максимальную работу. Рассмотрим процесс
сжатия-расширения идеального газа при T=const (рис. 1.8), который
в исходном состоянии занимает объем v
1
при давлении p
1
(точка a).
Если на поршень помещается сразу большой груз (1), то про-
цесс сжатия газа проводится необратимо — давление газа скачком
возрастает от p
1
до p
2
и объем уменьшается от v
1
до v
2
(точка b). При
удалении груза система возвращается в исходное состояние, но
внешняя среда затрачивает работу A, равную разнице работы, со-
вершенной для сжатия газа
()
1221
Ap
=−
vv
, и работы, совершенной
системой при расширении газа
()
2112
Ap
=−
vv
. На рис 1.8 – это пло-
щадь заштрихованного прямоугольника. Во втором случае (2) пор-
шень нагружается последовательно небольшими грузиками, в сумме
равными по массе грузу в первом случае. Видно, что работа, произ-
водимая системой (A
2
), в этом случае больше по величине: она равна
площади фигуры, ограниченной высотами v
1
и v
2
, основанием —
осью абсцисс и нижней ломаной линией. Затрата работы на возвра-
щение системы в исходное состояние меньше, чем в случае (1) и
равна сумме площадей заштрихованных прямоугольников, из кото-
рых состоит кривая. В третьем случае (3) проведения процесса пор-
шень нагружается бесконечно маленькими грузиками. Давление при
этом изменяется на бесконечно малые величины. Работа, совершен-
ная над системой при расширении, равна работе, совершенной над
системой при сжатии газа, т. е. система возвращается в исходное со-
стояние без затраты энергии извне. Следовательно, работа, произво-
димая газом при обратимом процессе (если A
2
=A
обр.
), является мак-
симально возможной и равна площади фигуры, ограниченной сверху
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- …
- следующая ›
- последняя »
