Обратимые и необратимые процессы — справочник студента

Приглашаем посетить сайт

ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ — пути изменения состояния термодинамич. системы. Процесс наз. обратимым, если он допускает возвращение рассматриваемой системы из конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежут. состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке.

При этом в исходное состояние возвращается не только система, но и среда. Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. При этом предполагается, что равновесие существует между отдельными частями рассматриваемой системы и на границе с окружающей средой.

Обратимый процесс — идеализир. случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамич. параметров. Скорость установления равновесия должна быть больше, чем скорость рассматриваемого процесса.

Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы наз. необратимым.

Необратимые процессы могут протекать самопроизвольно только в одном направлении; таковы диффузия, теплопроводность, вязкое течение и др. Для хим. р-ции применяют понятия термодинамич. и кинетич. обратимости, к-рые совпадают только в непосредств. близости к состоянию равновесия. Р-ция А + В С + D наз. кинетически обратимой или двусторонней, если в данных условиях продукты С и D могут реагировать друг с другом с образованием исходных в-в А и В. При этом скорости прямой и обратной р-ций, соотв.Обратимые и необратимые процессы - Справочник студентаОбратимые и необратимые процессы - Справочник студента , где и -константы скорости, [А], [В], [С], [D]- текущие концентрации (активности), с течением времени становятся равными и наступает химическое равновесие, в к-ром -константа равновесия., зависящая от т-ры. Кинетически необратимыми (односторонними) являются обычно такие р-ции, в ходе к-рых хотя бы один из продуктов удаляется из зоны р-ции (выпадает в осадок, улетучивается или выделяется в виде малодиссоциированного соед.), а также р-ции, сопровождающиеся выделением большого кол-ва тепла.

На практике нередко встречаются системы, находящиеся в частичном равновесии, т. е. в равновесии по отношению к определенного рода процессам, тогда как в целом система неравновесна. Напр., образец закаленной стали обладает пространств.

неоднородностью и является системой, неравновесной по отношению к диффузионным процессам, однако в этом образце могут происходить равновесные циклы мех. деформации, поскольку времена релаксации диффузии и деформации в твердых телах отличаются на десятки порядков.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Критические параметры газа - справочник студента

Оценим за полчаса!

Следовательно, процессы с относительно большим временем релаксации являются кинетически заторможенными и могут не приниматься во внимание при термодинамич. анализе более быстрых процессов.

Необратимые процессы сопровождаются диссипатив-ными эффектами, сущностью к-рых является производство (генерирование) энтропии в системе в результате протекания рассматриваемого процесса. Простейшее выражение закона диссипации имеет вид:

Обратимые и необратимые процессы - Справочник студента

где средняя т-ра, производство энтропии, — т. наз. нескомпенсированная теплота Клаузиуса (теплота диссипации).

Источник: http://es.niv.ru/doc/encyclopedia/chemistry/articles/1898/obratimye-i-neobratimye-processy.htm

ПОИСК

необратимые процессы с уменьшением энтропии. [c.230]

    Уравнения первого и второго начал термодинамики, пригодные для обратимых и необратимых процессов, можно записать так  [c.73]

    Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Понятие обратимости и необратимости процесса [c.91]

    Те положения, которые мы постулировали при введении понятия энтропии, рассмотрим как следствия, вытекаюш ие из фундаментального неравенства Клаузиуса.

Как уже известно, энтропия — критерий обратимости и необратимости процессов.

Исходя из ее основного свойства как функции состояния, определяют изменение энтропии для обратимого и необратимого процессов одним и тем же способом. [c.109]

    ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ [c.21]

    Обратимые и необратимые процессы………. [c.459]

    В химической термодинамике большое значение имеют понятия равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый процессы. Чтобы раскрыть сущность этих понятий, следует рассмотреть, напри- [c.15]

    Вопрос об обратимости и необратимости процессов связан со вторым началом термодинамики, которое будет рассмотрено ниже (см. гл. IV). [c.23]

    После рассмотрения рис. 3 вывод уравнения (11,3) становится более наглядным. Однако напомним, что график соответствует обратимому процессу, а уравнение (11,3), так же, как и (11,2), охватывает и обратимые и необратимые процессы. [c.32]

    Означает ли это, что второе начало является следствием первого Разумеется, нет, потому что приведенный ход доказательств требует введения понятия об обратимости и необратимости процессов.

Доказательство же роста энтропии при необратимых процессах в изолированной системе, а это и составляет содержание второго начала, может быть дано только с помощью рассуждений, не вытекающих из первого начала.

[c.89]

    Основные уравнения термодинамики, пригодные для обратимых и необратимых процессов, можно в сжатой форме записать следующим образом  [c.94]

    Для необратимого изобарно-изотермического процесса уравнение (VII.21) принимает форму неравенства —AG> А. Это значит, что полезная работа в необратимом процессе меньше убыли изобарного потенциала.

Заметим, что хотя при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 изменение изобарного потенциала в обратимом и необратимом процессах одинаково, но только в обратимом процессе работа максимальна в необратимом процессе работа меньше. [c.108]

    Изменение энтропии А5 или 8 для обратимого и необратимого процессов при совпадающих исходном и конечном состояниях в обоих случаях одинаково. Но, как следует из уравнений (15) [c.100]

    В общем случае (для обратимого и необратимого процесса)  [c.33]

    В учебнике разбираются вопросы, связанные с агрегатным состоянием веществ, изложены некоторые вопросы термодинамики, рассмотрены обратимые и необратимые процессы, а также явления адсорбции и катализа. [c.2]

    Переход из состояния 1 в состояние 2 можно осуществить с помощью обратимого и необратимого процессов. Поскольку нужно рассчитать изменение энтропии Аб 8 — 8 , интерес представит обратимый изотермический процесс, согласно которому [c.191]

    Понятие обратимости и необратимости химических реакций не тождественно с понятием термодинамической обратимости и необратимости процессов. Обратимость химических реакций означает только то, что реакция в определенных условиях протекает в одном, а в других условиях—в обратном направлении. [c.31]

    Термодинамический анализ наиболее рационально проводить, используя следствия понятий обратимости и необратимости процессов максимально возможной работы (эксергии) и потерь воз- [c.185]

    Равновесно или неравновесно протекающие процессы называют еще обратимыми и необратимыми. Процессы могут проходить быстро или бесконенчо медленно. Процессы, которые протекают с конечной скоростью, называют термодинамически необратимыми.

Обратимые процессы в природе и технике никогда не протекают, но можно создать условия, которые приблизят процесс к равновесному их протеканию. В качестве примера можно рассмотреть условия сжатия и расширения газа в цилиндре с поршнем, движущимся без трения.

Особенности протекания процессов сжатия и расширения газа можно рассмотреть с помощью графика, приведенного на рис. 18. [c.84]

    Тема 2 Закономерность протекания химических реакций (4 час). Лекция 9. Скорость химических реакций. Классификация реакций. Молеку-лярность и порядок реакции.

Зависимость скорости реакции от температуры энергия активации. Понятие о гомогенном и гетерогенном катализе. Примеры каталитических процессов, в нефтеперерабатывающей промышленност Лекция 10.

Обратимые и необратимые процессы. Химическое равновесие [c.179]

    Для измерения величины водоотдачи при высоких температурах предложен ряд устройств и установок УИВ-1, фильтр-пресс конструкции В. С. Баранова, установка Волгоградского НИПИ-нефть и др. Эти установки применяются в отдельных научно-исследовательских лабораториях и не нашли широкого применения даже при проведении научных исследований.

Чаще для этих целей применяют автоклавный метод с измерением показателей при комнатной температуре до и после прогрева в течение нескольких часов (2, 3, 4, 6 и более). Изменение величины водоотдачи буровых растворов до и после их прогрева и охлаждения указывает лишь на наличие необратимых процессов в системе, таких, как деструкция, гидролиз, окисление реагентов и др.

Обратимые процессы, которые, очевидно, имеют место в буровом растворе с изменением температуры, такие, как пептизация и коагуляция, адсорбция и десорбция, автоклавным методом не фиксируются.

Разделение обратимых и необратимых процессов в такой сложной дисперсной системе, какой является буровой раствор,-и тем более определение количественных характеристик каждого из этих процессов представляют весьма сложную задачу в основном академического характера. [c.174]

    Решение. Процесс явно необратим, поэтому AS>Q T. Изменение энтропии А5 можно подсчитать только для обратимого процесса. Однако энтропия — функция состояния, не зависящая от пути процесса, а зависящая лишь от исходного и конечного состояний.

Если обратимый и необратимый процессы провести при одних и тех же начальных и конечных состояниях системы, то Д5ояр = Д8 еобр. Всякий необратимый процесс можно провести мысленно в несколько стадий в тех же граничных условиях и вычислить энтропию для каждой обратимой стадии.

Тогда сумма изменений энтропии этих стадий будет равна сумме изменений энтропии необратимого процесса. Поэтому мысленно проведем наш процесс обратимо в три стадии [c.101]

    Чтобы уяснить понятия обратимости и необратимости процессов, можно исходить также из представлений о равновесности или квазистатичности. Рассмотрим принцип максимальной работы. [c.92]

    Для понимания второго начала термодинамики очень большое значение имеет правильное представление об обратимых и необратимых процессах. Представим себе замкнутую материальную систему, т. е. такую, которая сохраняет постоянное количество вещества, но может взаимодействовать с внешней средой или посредством процессов теплопередачи, или совершая работу.

Такую систему можно назвать изолированной в материальном отношении или закрытой. Какие бы процессы в такой системе ни протекали, мы всегда можем вернуть ее в исходное состояние, воздействуя на нее извне.

Например, если в системе происходит (при 7 = onst) смешение газообразного водорода с углекислым газом, то образовавшуюся смесь можно разделить на исходные вещества путем глубокого охлаждения, а потом нагреть отделенные друг от друга водород и углекислый газ до начальной температуры.

Таким образом, в системе все вернется в исходное состояние, и в этом смысле можно было бы считать все процессы, протекавшие в системе, обратимыми. Однако в этом суммарном процессе, кроме системы, принимали участие и тела, находящиеся во внешней среде, которые также меняли свое состояние. [c.22]

    Дайте определение обратимого и необратимого процессов. Почему в термодинамике используют термин квазипроцессы Обсудите сходство и различие понятий равновесное состояние системы и стационарное состояние системы . [c.295]

    Развиваемый здесь метод объединяет различные точки зрения уравнения баланса (как в линейной неравновесной термодинамике), классическую термодинамическую теорию устог1чивости, теорию устойчивости Ляпунова и обобщение флуктуационной формулы Эйнштейна.

Это необходимо для единого описания макроскопической физики, включая и обратимые, и необратимые процессы, протекающие как вблизи, так и вдали от равновесия. Следует отметить, что еще Льюис [111] предложил объединить теорию флуктуаций и термодинамику.

Однако он имел дело только с равновесными явлениями, где влияние флуктуаций пренебрежимо мало (за исключением критических явлений). [c.12]

Источник: https://www.chem21.info/info/511441/

Обратимые и необратимые процессы — Курс лекций по физике

Новой качественной особенностью систем большого числа частиц по сравнению с чисто механическими системами является необратимый характер термодинамических процессов.

Если рассматривать движение тела как механический процесс, в результате которого происходит изменение его координат и скоростей, то очевидно, что в механике без учета сил трения все процессы обратимы.

Обратимость механического процесса означает, что если изменить направление процесса на обратное, то тело, обладающее определенными значениями координат и скорости в конечном состояний, будет проходить последовательность тех же состояний, которую оно проходило при первоначальном направлении процесса, но в обратном порядке и в конце процесса окажется опять в состоянии с начальными значениями координат и скорости. Таково, например, упругое столкновение шаров, которое может происходить как в прямом, так и в обратном направлениях. Этот факт — прямое следствие второго закона Ньютона, сохраняющего постоянной полную механическую энергию системы. Запишем его в форме

                                                     .

Читайте также:  Отличительные особенности конституционных прав и свобод - справочник студента

Второй закон Ньютона представляет собой уравнения движения тела.

Решив эти уравнения относительно координат и импульса как функций времени, можно определить с достоверностью их значения в любой последующий момент времени, если известны значения этих величин в начальный момент: r(0) и p(0).

С такой же достоверностью можно, пользуясь уравнениями Ньютона, проследить за движением тела в обратном направлении. Если заменить в законе Ньютона t на — t и p на — p , то уравнения движения не изменятся.

Это означает, что если известны координаты и скорости тела в конечном состоянии, можно определить их значения в любой заданный момент в прошлом. Таким образом, задание начальных или конечных условий полностью определяет поведение механической системы в будущем или в прошлом.

Иная ситуация возникает в системах, состоящих из большого числа частиц. Каждая частица в отдельности, конечно, по-прежнему подчиняется уравнениям движения в форме второго закона Ньютона. Отличие состоит в том, что в системе большого числа частиц каждая отдельная частица испытывает большое число последовательных столкновений с другими частицами.

Поскольку столкновения имеют случайный характер и изменяют координаты и скорости данной частицы непредсказуемым образом, то информацию о состоянии данной частицы по прошествии некоторого времени в системе большого числа частиц можно теперь определить не с достоверностью, как в механике, а только с некоторой вероятностью.

Поскольку всякий термодинамический процесс включает в себя множество независимых случайных событий, то для того, чтобы он мог происходить в обратном направлении, необходимо, чтобы реализовалась вся эта случайная последовательность событий в обратном порядке.

Поскольку вероятность нескольких независимых событий есть произведение вероятностей каждого из событий, то суммарная вероятность обратного процесса оказывается ничтожно малой, практически равной нулю.

В качестве примера такого процесса укажем на процесс передачи тепла от более нагретого тела менее нагретому —обратный процесс, как известно, сам но себе никогда не реализуется на практике. Таким образом, физическая причина необратимости термодинамических процессов заключается в случайном характере столкновений частиц, который создает неопределенность в начальных условиях к уравнениям движения частиц.

Реальный термодинамический процесс всегда необратим. Тем не менее в термодинамике говорят об обратимом процессе как о некоторой идеализированной схеме процесса. Рассмотрим некоторый равновесный процесс, совершаемый системой под влиянием внешнего воздействия так, что система последовательно проходит через ряд равновесных состояний из начального в конечное.

Если ту же последовательность состояний можно реализовать в обратном порядке и при этом не изменить состояния окружающих тел, то процесс будет обратимым.

При этом каждая из частиц системы вовсе не вернется в свое исходное состояние, важно только, что средние, равновесные характеристики системы примут свои начальные значения, а это происходит при обратимом процессе благодаря неразличимости или тождественности частиц системы.

Источник: https://students-library.com/library/read/94244-obratimye-i-neobratimye-processy

Обратимые и необратимые процессы

Пусть в результате некоторого процесса в изолированной системе тело переходит из состояния А в состояние В и затем возвращается в начальное состояние А.

Процесс называется обратимым, если возможно осуществить обратный переход из В в А через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе, чтобы не осталось никаких изменений и в самом теле и в окружающих телах.

Если же обратный процесс невозможен, или по окончании процесса в окружающих телах и в самом теле остались какие-либо изменения, то процесс является необратимым.

Примеры необратимых процессов. Любой процесс сопровождаемый трением является необратимым (теплота, выделяющаяся при трении не может без затраты работы другого тела собраться и вновь превратиться в работу).

Все процессы, сопровождаемые теплопередачей от нагретого тела к менее нагретому, является необратимыми (например, теплопроводность). К необратимым процессам также относятся диффузия, вязкое течение.

Все необратимые процессы являются неравновесными.

Равновесные – это такие процессы, которые представляют из себя последовательность равновесных состояний. Равновесное состояние – это такое состояние, в котором без внешних воздействий тело может находиться сколь угодно долго.

(Строго говоря, равновесный процесс может быть только бесконечно медленным. Любые реальные процессы в природе протекают с конечной скоростью и сопровождаются рассеянием энергии.

Обратимые процессы – идеализация, когда необратимыми процессами можно пренебречь).

Круговой процесс (цикл). Если тело из состояния А в состояние В переходит через одни промежуточные состояния, а возвращается в начальное состояние А через другие промежуточные состояния, то совершается круговой процесс, или цикл.

Круговой процесс является обратимым, если все его части обратимы. Если какая-либо часть цикла необратима, то и весь процесс необратим.

Различают прямой цикл, или цикл тепловой машины и обратный цикл, или цикл холодильной машины (о нём в вопросе № 3). Совершенная за цикл работа равна разности между количеством теплоты, полученной телом при расширении и количество теплоты, отданным при сжатии. Работа в координатах равна площади цикла (рис. 15.1): .
Рис. 15.1

2. Цикл Карно и его КПД для идеального газа

(Сади Карно (1796 – 1832) – французский физик).

Рис. 15.2 Цикл Карно заключается в следующем. Сначала система, имея температуру , приводится в тепловой контакт с нагревателем. Затем, бесконечно медленно уменьшая внешнее давление, её заставляют расширяться по изотерме 1-2. При этом она получает тепло от нагревателя и производит работу против внешнего давления.  

Рабочий цикл состоит из двух равновесных изотерм и двух равновесных адиабат (рис. 15.2). В машине, как допускают, отсутствуют потери на трение, теплопроводность и т.д. С машиной связаны два резервуара теплоты. Один, имеющий температуру , называется нагревателем, другой имеющий более низкую температуру – холодильником (или теплоприёмником). Резервуары настолько велики, что отдача или получение теплоты не изменяет их температуру.

После этого систему адиабатически изолируют и заставляют расширяться по адиабате 2 – 3, пока её температура не достигает температуры холодильника . При адиабатическом расширении система также совершает некоторую работу против внешнего давления. В состоянии 3 систему приводят в тепловой контакт с холодильником и непрерывным увеличением давления изотермически сжимают её до некоторого состояния 4. При этом над системой производится работа (т.е. сама система совершает отрицательную работу ), и она отдаёт холодильнику некоторое количество тепла . Состояние 4 выбирается так, чтобы можно было сжатием по адиабате 4 – 1 вернуть систему в исходное состояние. Для этого над системой надо совершить работу (система должна произвести отрицательную работу ). В результате кругового процесса Карно внутренняя энергия системы не изменяется, поэтому произведённая работа

.

Рассчитаем коэффициент полезного действия идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно. Эта величина равна отношению количества теплоты, превращённого в работу, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

  • Полезная работа за цикл равна сумме всех работ отдельных частей цикла:
  • .
  • Работа изотермического расширения:
  • ,
  • адиабатического расширения:
  • ,
  • изотермического сжатия:
  • ,
  • адиабатического сжатия:
  • .

Адиабатические участки цикла не влияют на общий результат, т.к. работы на них равны и противоположны по знаку, следовательно .

  1. . (1)
  2. Так как состояния газа, описываемые точками 2 и 3 лежат на одной адиабате, то параметры газа связаны уравнением Пуассона:
  3. .
  4. Аналогично для точек 4 и 1:
  5. Разделив почленно эти уравнения, получим:
  6. , тогда из (1) получается
  • То есть КПД цикла Карно определяется только температурами нагревателя и холодильника.
  • Теорема Карно (без доказательства): КПД всех обратимых машин, работающих при одних и тех же температурах нагревателя и холодильника одинаков и определяется только температурами нагревателя и холодильника.
  • Замечание: КПД реальной тепловой машины всегда ниже, чем КПД идеальной тепловой машины (в реальной машине существуют потери тепла, которые не учитываются при рассмотрении идеальной машины).
  • 3. Принцип действия теплового двигателя и холодильной машины
  • Любой тепловой двигатель состоит из 3-х основных частей: рабочего тела, нагревателя и холодильника.

Рабочее тело получает некоторое количество теплоты , от нагревателя. При сжатии газ передаёт некоторое количество теплоты холодильнику. Полученная работа, совершаемая двигателем за цикл:

(неравенство – характеризует реальные машины, равенство для идеальных машин).

(Замечание: реальные тепловые двигатели обычно работают по так называемому разомкнутому циклу, когда газ после расширения выбрасывается, и сжимается новая порция. Однако это существенно не влияет на термодинамику процесса. В замкнутом цикле расширяется и сжимается одна и та же порция.).

Холодильная машина. Цикл Карно обратим, следовательно, его можно провести в обратном направлении. (4-3-2-1-4 (рис.15.3)) От холодильной камеры поглощается тепло .

Нагревателю рабочее тело передаёт некоторое количество теплоты . Внешние силы совершают работу , тогда В результате цикла некоторое количество теплоты переходит от холодного тела к телу с более высокой температурой. Реально рабочим телом в холодильной установке обычно служат пары легкокипящих жидкостей – аммиак, фреон и т. п. К машине подводится энергия от
Рис. 15.3

электрической сети. За счёт этой энергии и совершается процесс “передачи теплоты” от холодильной камеры к более нагретым телам (к окружающей среде).

Эффективность холодильной установки оценивается по холодильному коэффициенту:

Тепловой насос. Это непрерывно действующая машина, которая за счёт затрат работы (электроэнергии) отбирает тепло от источника с низкой температурой (чаще всего близкой к температуре окружающей среды) и передаёт источнику тепла с более высокой температурой количество теплоты , равна сумме тепла, отобранного от низкотемпературного источника и затраченной работы: .

  “Отопительный” коэффициент

всегда больше единицы (максимально возможный ).

Для сравнения: если отапливать помещение с помощью обычных электронагревателей, то количество теплоты, выделенное в нагревательных элементах, в точности равно расходу электроэнергии.

4. Энтропия. Закон возрастания энтропии

В термодинамике понятие “энтропия” было введено немецким физиком Р. Клаузиусом (1865 г.).

Из статической физики: отношение количества теплоты , сообщаемого системе, к температуре (системы) есть приращение некоторой функции состояния (энтропий).

полный дифференциал функции состояния , названной энтропией. (греч. поворот, превращение)

Каждое состояние тела характеризуется определённым значением энтропии . Если обозначить энтропию в состояниях 1 и 2 как и , то по определению для обратимых процессов:

Значение произвольной постоянной, с которой определена энтропия, не играет роли. Физический смысл имеет не сама энтропия, а разность энтропий.

Закон возрастания энтропии.

Допустим, что изолированная система переходит из равновесного

состояния 1 в равновесное состояние 2, но процесс перехода 1 – 2 является необратимым – на рисунке 15.4 обозначен пунктиром. Обратный переход обратимый. Воспользуемся неравенством Клаузиуса (без вывода).
Рис. 15.4
  1. (для обратного процесса знак “=” , для необратимого “

Источник: https://megaobuchalka.ru/5/14947.html

Обратимые и необратимые процессы в термодинамической системе — Физика

  • Солнечная постоянная, равная полному количеству солнечной энергии, проходящей за 1 с через перпендикулярную к его лучам площадку с площадью 1м2, находящуюся на среднем расстоянии Земли от Солнца 1,49*1011м вне земной атмосферы,
  • QC=1360 Вт/м2 .
  • Следовательно, полная мощность, получаемая Землей от Солнца без учета отражения излучения земной атмосферой
  • Вт ,
  • где R3=6,37*106м – средний радиус Земли.

В настоящее время полная мощность, вырабатываемая всем человечеством, составляет около 0,01% от солнечной мощности, достигающей поверхности Земли. Оценки показывают, что для сохранения стабильности тепловых процессов на Земле доля мощности, вырабатываемой человечеством, не должна превышать 0,1%. Это абсолютное ограничение сверху на развитие всей энергетики независимо от источников энергии и принципов её преобразования.

Лекция №4

Второе начало термодинамики

  1. Обратимые и необратимые процессы в термодинамической системе.

  2. Равенство Клаузиуса для обратимых круговых процессов. Энтропия.

  3. Неравенство Клаузиуса для необратимых круговых процессов.

  4. Установление равновесия в замкнутой теплоизолированной термодинамической системе. Закон возрастания энтропии.

  5. Второе начало термодинамики.

  6. Энтропия равновесных систем вблизи абсолютного нуля. Теорема Нернста.

  7. Третье начало термодинамики.

  8. Ограничения на применение второго начала термодинамики.

В зависимости от условий переход термодинамической системы из равновесного состояния 1 в другое равновесное состояние 2 может быть либо обратимым, либо необратимым. При обратимом переходе все процессы в системе происходят квазистатически, т.е.

очень медленно, а все промежуточные состояния, через которые проходит система, являются равновесными. Если параметры, управляющие обратимым переходом, изменять в обратном порядке, то система вернется из конечного состояния 2 в свое начальное состояние 1, снова пройдя через все прежние промежуточные состояния, но в обратном порядке.

Причем во внешней среде не произойдет никаких изменений и она также вернется в исходное состояние.

Строго говоря, обратимые процессы есть идеализация, к которой можно подойти сколь угодно близко, если нарушения механического и теплового равновесия бесконечно малы и отсутствуют диссипативные процессы с участием сил трения. Опыт показывает, что все реальные макроскопические процессы в то или иной степени необратимы.

Примером необратимого процесса может служить расширение газа в пустоту через отверстие в стенке сосуда. Чтобы собрать вышедший газ в сосуд, необходимо совершить определенную работу за счет некоторого источника энергии, т.е. произвести определенные изменения в окружающей среде.

Такие процессы  в окружающей среде называются компенсационными.

Источник: https://fizika-student.ru/obratimye-i-neobratimye-processy-v-termodinamicheskoy-sisteme.html

Физика Б1.Б8

Молекулярная физика — это раздел физики, который рассматривает свойства макроскопических тел и их агрегатные состояния с точки зрения их молекулярного строения, взаимодействия и движения молекул. Она изучает явления, происходящие внутри макроскопических тел.

Основы молекулярной физики были заложены трудами Ломоносова, Джоуля, Больцмана, Клаузиуса, Максвелла и других ученых. Благодаря их трудам молекулярная физика прочно утвердилась в науке. Непосредственным опытным подтверждением молекулярно-кинетической теории являются процесс диффузии, броуновского движения, распространения запаха и многие другие явления.

Движение каждой молекулы в веществе может быть описано законами классической механики. Однако число молекул в веществе чрезвычайно велико, направления и величины скоростей молекул совершенно случайны и непрерывно изменяются так, что становится невозможным охватить уравнениями движения всю совокупность молекул и сделать какие-либо выводы об их поведении.

Тем не менее, состояние вещества и его изменение определяется заданием небольшого числа определенных параметров, как температура, давление, объем, плотность и т.д., значения которых невозможно указать на основе решений уравнений классической механики.

Дело в том, что свойства огромного числа молекул подчиняется особым, статистическим закономерностям. Статистическая физика изучает статистические закономерности, описывающие поведение большой совокупности объектов.

Она основывается на теории вероятностей и позволяет вычислять средние значения величин, характеризующих движение всей совокупности молекул (средние скорости молекул, средние кинетические энергии, средние значения импульса и т. д.

) и на этой основе истолковывает свойства вещества, непосредственно наблюдаемые на опыте (давление, температура и т.д.). В этом состоит суть молекулярно-кинетического изучения вещества.

Наряду со статистическим, существует термодинамический метод изучения вещества. В отличие от статистического метода термодинамический метод не интересуется  строением вещества. Термодинамика изучают условия превращения энергии и характеризует их с количественной стороны.    

В основе термодинамики лежит небольшое число закономерностей, установленных на основе большого числа опытных фактов и получивших название начала термодинамики.

У статистической физики и термодинамики общий предмет изучения – свойства вещества и происходящие в нем процессы. Подходя к изучению этих свойств с разных точек зрения, эти методы взаимно дополняют друг друга. 

Читайте также:  Константин ушинский – основатель научной педагогики в россии - справочник студента

 Совокупность тел, могущих обмениваться энергией между собой и с внешними телами, не входящими в эту систему, называется термодинамической системой. Одним из основных понятий термодинамики является понятие состояния системы.

Состояние системы определяется совокупностью значений всех величин, характеризующих физические свойства системы и называемых термодинамическими параметрами (температура, давление плотность, теплоемкость, электропроводность и т. д.). Состояние системы называется стационарным, если значения всех термодинамических параметров не изменяются во времени.

Стационарное состояние называется равновесным, если его неизменность не обусловлена протеканием каких-либо процессов во внешних по отношению к данной системе телах.

Исследования показывают, что параметры состояния тел взаимно связаны и могут быть выражены друг через друга. Поэтому термодинамическое состояние задается только ограниченным числом параметров состояния. Такие параметры называются основными параметрами состояния.

  Важнейшими параметрами состояния химически однородных систем являются плотность, объем, давление, температура. И между этими параметрами существует связь, выражаемая в виде математического уравнения .

Уравнение, связывающее основные параметры состояния, называется уравнением состояния системы.

Источник: https://moodle.kstu.ru/mod/book/view.php?id=31604&chapterid=7371

Обратимые и необратимые процессы (стр. 1 из 3)

  • МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
  • КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
  • КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА
  • «ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ»
  • Курсовая работа
  • Дисциплина: Теория организации

Студент группы Э-2737 Рудаков М.Ю.

  1. Направление: Менеджмент
  2. Специальность: Менеджмент
  3. Руководитель: кандидат технических наук,

доцент, Угринович В.И.

  • Дата защиты:
  • Оценка:
  • Курган 1999
  • СОДЕРЖАНИЕ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных характеристик любой самоорганизующейся системы, ее эволюции, является необратимость, выражающаяся в саморазвитии систем и их определенной направленности.

Эти процессы могут быть обратимыми и необратимыми. В целом процесс будет необратим, если он является процессом перехода с одной стадии на другую.

Этому условию удовлетворяет самоорганизация – процесс развития мира, функционирующего на принципах «рынка природы».

Вся природа участвует в этом рынке, изобретает новые формы организации, новые способы действия, а механизм рынка по определенным правилам отбирает те формы организации, которые наиболее соответствуют равновесию систем.

Одно из важнейших свойств рынка – способность формировать такую петлю обратной связи, которая определяет стремление к равенству рынка. Рынок в экономическом смысле – это частный случай «рынка природы», который является естественным средством сопоставления различных форм организации общества.

Он не является изобретением человека, ему присущи все динамические процессы, протекающие в самоорганизующихся системах.

Понятие обратимого и необратимого процесса

Научно целесообразным представляется установить разграничение динамических процессов на эволюционные (иначе неповторимые, или необратимые) и волнообразные (повторимые, или обратимые).

Под эволюционными, или необратимыми, процессами мы понимаем те изменения, которые при отсутствии резких посторонних пертурбационных воздействий протекают в определенном и в одном и том же направлении.

Как например, можно указать на постоянную тенденцию роста населения, увеличение общего объема производства и др.

Замечу, что, называя некоторые динамические процессы эволюционными, неповторимыми или необратимыми, а другие обратимыми, я совершенно не имею здесь в виду известного противопоставления идиографической и номографической точек зрения. Все построения находятся в плоскости общей теории и не имеют ничего общего с идиографией.

Идиографическая точка зрения исключает возможность установления закономерностей. Но когда говорится об эволюционном, или неповторимом, процессе, то не отрицается возможности установления общей закономерности этого процесса.

Процесс этот неповторяем лишь в том смысле, что он, имея определенное направление, не может иметь двух или более звеньев, стоящих на одном и том же уровне или находящихся в одном и том же состоянии. Но это не значит, что не может быть найдена формула, выражающая закон перехода его от одного звена к другому.

Примером такой формулы могла бы служить известная формула развертывающегося ряда 1, 2, 4, 8, …, 2n или какая-либо другая. Это не значит также, что процесс этот, сам по себе неповторимый в данном месте и времени, не может с номографической точки зрения повториться в другом месте или в другое время.

Под волнообразными (повторимыми, или обратимыми) процессами понимаются те процессы изменений, которые в каждый данный момент имеют свое направление и, следовательно, постоянно меняют его, при которых явление, находясь в данный момент в данном состоянии и затем меняя его, рано или поздно может вновь вернуться к исходному состоянию.

Примером таких процессов могут служить процессы изменения товарных цен, процента, на капитал, процента безработных и т. д. Действительно, указанные элементы экономической жизни могут изменяться в различных направлениях.

Если рассматривать их изменения как непрерывные, то процесс этих изменений можно изобразить в виде кривой, направление которой в различные моменты будет различно. Рассматривая такую кривую, легко видеть, что, отправляясь от точки, стоящей на определенной высоте, через некоторое время она может пройти через точку, стоящую на той же высоте.

Правда, это будет не та же точка в строгом смысле слова: вторая точка, стоящая на том же уровне, что и первая, будет, однако, отвечать другому моменту времени и, конечно, другой комбинации общих экономических условий в производстве, распределении, спросе, предложении и т. д.

Для того чтобы вторая точка в полном смысле совпала с первой, необходимо было бы, чтобы все процессы изменений экономической действительности были обратимы, чтобы они все могли так же развиваться вперед, как и развертываться назад,— иначе говоря, чтобы к ним была неприложима категория времени.

Совершенно очевидно, что такой абсолютной обратимости в экономической жизни нет, что в ней есть по крайней мере некоторые заведомо необратимые процессы.

И поскольку все процессы ее взаимно связаны между собой, поскольку надо брать каждый отдельный процесс по связи с другими, и в том числе необратимыми, постольку в каждый новый момент времени том или ином отношении будет новая комбинацию условий, постольку надо признать, что все процессы экономической жизни необратимы.

Но в таком случае необходимо было бы на тех же основаниях признать, что необратимы и все процессы изменений природы. Однако предыдущие замечания позволяют отвергнуть лишь мысль об абсолютной и всеобщей обратимости. Действительно, как бы то ни было, нельзя отрицать существенного различия между теми процессами, при которых явления без вмешательства пертурбационных факторов, хотя бы и в другой момент времени и при иных общих условиях, могут оказаться на прежнем уровне, и теми процессами, при которых явления не могут оказаться на том же уровне.

Если первую серию процессов надо брать как таковую, отвлекаясь от второй серии процессов, то первая серия их может быть названа обратимыми процессами. Говоря об отвлечении от второй серии, не утверждается, что в действительности те и другие процессы протекают раздельно и независимо.

Признается лишь их принципиальное различие и подчеркивается разделение в порядке научного анализа. Чтобы подчеркнуть эту мысль, было бы правильно поэтому говорить не об абсолютно, а об относительно обратимых процессах в экономической жизни.

Итак, в относительном смысле мы можем говорить об обратимых процессах изменений элементов экономической жизни.

Идеи необратимых и обратимых процессов, так же как и идеи статики и динамики, принадлежат, в сущности говоря, естествознанию в узком смысле слова, физике и химии , идеи эти имеют в них очень большое значение.

Обратимые и необратимые процессы в экономике

Возникает вопрос: правомерно ли перенесение этих идей в экономику, и переносятся ли здесь только термины или и самые понятия? На первый вопрос при вдумчивом отношении едва ли можно дать иной ответ, кроме положительного. Перенесение той или иной идеи из одной науки в другую не может оспариваться, если оно научно плодотворно.

Раз оно плодотворно, значит, оно и правомерно, так как никакого иного критерия для решения этого вопроса нет и быть не может. Факты такого перенесения имеются, и они подтверждают высказанную мысль. И притом особенно многочисленны случаи перенесения идей из области общественной жизни и обществоведения в область естественных наук.

Вспомним об идеях и терминах: закон, сила, принцип экономии, ценность и др. Известно что эти заимствования, если не всегда, то в большинстве случаев, были научно плодотворны. Поэтому едва ли кто будет возражать против их правомерности.

И если в экономике еще со времен Милля пошли на заимствование идей статики и динамики, то непонятно, почему нельзя было бы расширить и сферу применения идей обратимых и необратимых процессов.

Чтобы правильно ответить на второй вопрос, необходимо помнить, что заимствование терминов из других наук почти всегда сопровождается большей или меньшей модификацией понятий: или их расширением, или уточнением, или радикальным изменением. В данном случае перенесены не только термины, но и понятия, расширяя их, но не лишая обычного общего смысла.

Действительно, согласно сказанному выше также нельзя говорить об абсолютно обратимых процессах в природе, как и в экономической жизни. Там и здесь речь идет лишь об относительно обратимых процессах. Далее, там и здесь обратимый процесс в чистом виде, хоть бы и в относительном смысле, фактически дан лишь в большей или в меньшей степени приближения.

Там и здесь, наконец, с идеей необратимых и обратимых процессов связано представление о возможности или невозможности повторения раз бывшего состояния тел, элементов или их системы.

И все различие в том и другом случае принципиально сводится лишь к тому, что в физике и химии мы имеем дело с состоянием одного и того же субъекта в вещном смысле, чего нет в экономике.

Если мы говорим, что качание маятника — процесс обратимый, то речь идет в каждом случае об одном и том же в вещном смысле маятнике, хотя, строго говоря, это и не совсем точно. Такого тождества вещного субстрата, о состоянии которого идет речь, нет в экономике.

Если мы говорим, что изменение цен есть процесс относительно обратимый, то мы утверждаем только, что уровень цен, равный в известный момент А, через известный промежуток времени может оказаться тем же или приблизительно тем же.

Мы знаем, что во второй момент по этой цене покупаются экономически те же, но вещно иные товары, что эта цена выплачивается персонально иным лицам, и т. д. Однако это отсутствие тождества вещного субстрата, о состоянии которого идет речь, не может служить достаточным аргументом против применимости понятий обратимых и необратимых процессов в экономике.

Если здесь нет тождества вещных субстратов, то есть тождество экономических явлений цены, процента и т. д. И так же, как различие физических и химических наук не мешает распространять понятие обратимых и необратимых процессов на обе изучаемые ими категории явлений, различие объекта физико-химических и экономических наук не может служить препятствием для расширения этого понятия до применения его к явлениям социально-экономическим. Иначе говоря, понятие обратимых и необратимых процессов в экономике можно рассматривать как частный случай более общего понятия о них.

Источник: https://mirznanii.com/a/158855/obratimye-i-neobratimye-protsessy

Обратимые и необратимые процессы

Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.

Обратимый процесс можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-либо независимую переменную на бесконечно малую величину.

Обратимые процессы дают наибольшую работу. Большую работу от системы вообще получить невозможно. Это придает обратимым процессам теоретическую важность. На практике обратимый процесс реализовать невозможно. Он протекает бесконечно медленно, и можно только приблизиться к нему.

Следует отметить, что термодинамическая обратимость процесса отличается от химической обратимости. Химическая обратимость характеризует направление процесса, а термодинамическая — способ его проведения.

Понятия равновесного состояния и обратимого процесса играют большую роль в термодинамике. Все количественные выводы термодинамики применимы только к равновесным состояниям и обратимым процессам.

Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы.

Примеры необратимых процессов: диффузия, термодиффузия, теплопроводность, вязкое течение и др.

Переход кинетической энергии макроскопического движения через трение в теплоту, то есть во внутреннюю энергию системы, является необратимым процессом.

Все происходящие в природе физические процессы делятся на два типа — обратимые и необратимые.

Пусть изолированная система в результате некоторого процесса переходит из состояния А в состояние В и затем возвращается в начальное состояние.

Процесс называется обратимым, если возможно осуществить обратный переход из В в А через те же промежуточные состояния так, чтобы при этом не осталось никаких изменений в окружающих телах.

Если такой обратный переход осуществить нельзя, если по окончании процесса в самой системе или окружающих телах остались какие-то изменения, то процесс является необратимым.

Любой процесс, сопровождаемый трением, является необратимым, ибо при трении часть работы всегда превращается в тепло, тепло рассеивается, в окружающих телах остается след процесса — нагревание, что делает процесс с участием трения необратимым.

Идеальный механический процесс, происходящий в консервативной системе (без участия сил трения), был бы обратимым. Примером такого процесса является колебание тяжелого маятника на длинном подвесе.

Из-за малого сопротивления среды амплитуда колебаний маятника практически не изменяется в течение продолжительного времени, при этом кинетическая энергия колеблющегося маятника полностью переходит в его потенциальную энергию и обратно.

Важнейшей принципиальной особенностью всех тепловых явлений, в которых участвует громадное число молекул, является их необратимый характер. Примером необратимого процесса является расширение газа, даже идеального, в пустоту. Предположим, что нам дан закрытый сосуд, разделенный на две равные части заслонкой (рисунок. 1).

Пусть в части I находится некоторое количество газа, а в части II — вакуум. Опыт показывает, что если убрать заслонку, то газ равномерно распределится по всему объему сосуда (расширится в пустоту). Это явление происходит как бы «само собой» без внешнего вмешательства.

Сколько бы мы не следили в дальнейшем за газом, он будет всегда оставаться распределенным с одинаковой плотностью по всему сосуду; сколько бы мы ни ждали, нам не удастся наблюдать того, чтобы газ, распределенный по всему сосуду I + II сам собой, то есть без вмешательства извне, ушел из части II и сконцентрировался весь в части I, что дало бы нам возможность вновь вдвинуть заслонку и тем самым возвратиться к исходному состоянию. Таким образом, очевидно, что процесс расширения газа в пустоту является необратимым.

Источник: https://studbooks.net/1820846/matematika_himiya_fizika/obratimye_neobratimye_protsessy

Ссылка на основную публикацию