Tärkein ero - syklinen vs. palautuva prosessi
Syklinen prosessi ja palautuva prosessi liittyvät järjestelmän alkutilaan ja lopputilaan työn valmistuttua. Järjestelmän alkutila ja lopputila vaikuttavat kuitenkin näihin prosesseihin kahdella eri tavalla. Esimerkiksi syklisessä prosessissa alkutila ja lopputila ovat identtiset prosessin päätyttyä, mutta palautuvassa prosessissa prosessi voidaan kääntää alkuperäisen tilansa saamiseksi. Vastaavasti syklistä prosessia voidaan pitää palautuvana prosessina. Mutta palautuva prosessi ei välttämättä ole syklinen prosessi, se on vain prosessi, joka voidaan kääntää. Tämä on keskeinen ero syklisen ja palautuvan prosessin välillä.
Mikä on syklinen prosessi?
Syklinen prosessi on prosessi, jossa järjestelmä palaa samaan termodynaamiseen tilaan kuin aloitti. Yleinen entalpian muutos syklisessä prosessissa on yhtä suuri kuin nolla, koska lopullisessa ja alkutermodynaamisessa tilassa ei tapahdu muutoksia. Toisin sanoen sisäinen energiamuutos syklisessä prosessissa on myös nolla. Koska kun järjestelmässä tapahtuu syklinen prosessi, alkuperäinen ja lopullinen sisäinen energiataso ovat samat. Järjestelmän työ syklisessä prosessissa on yhtä suuri kuin järjestelmän absorboima lämpö.
Mikä on palautuva prosessi?
Palautettava prosessi on prosessi, joka voidaan kääntää alkuperäisen tilansa saamiseksi, vaikka prosessi on valmis. Tämän prosessin aikana järjestelmä on termodynaamisessa tasapainossa ympäristönsä kanssa. Siksi se ei lisää järjestelmän tai ympäristön entropiaa. Palautuva prosessi voidaan tehdä, jos kokonaislämpö ja järjestelmän ja ympäristön välinen kokonaisvaihto ovat nollia. Tämä ei ole käytännössä mahdollista luonnossa. Sitä voidaan pitää hypoteettisena prosessina. Koska palautuvaa prosessia on todella vaikea saavuttaa.
Mitä eroa on syklisellä ja palautuvalla prosessilla?
Määritelmä:
Syklinen prosessi: Prosessin sanotaan olevan syklinen, jos järjestelmän alkutila ja lopputila ovat identtiset prosessin suorittamisen jälkeen.
Palautuva prosessi: Prosessin sanotaan olevan palautuva, jos järjestelmä voidaan palauttaa alkuperäiseen tilaansa prosessin päättymisen jälkeen. Tämä tapahtuu tekemällä äärettömän pieni muutos joissakin järjestelmän ominaisuuksissa.
Esimerkkejä:
Syklinen prosessi: Seuraavia esimerkkejä voidaan pitää syklisinä prosesseina.
- Laajennus vakiolämpötilassa (T).
- Lämmön poisto vakiotilavuudessa (V).
- Puristus vakiolämpötilassa (T).
- Lämmön lisääminen vakiotilavuudessa (V).
Palautuva prosessi: Palautettavat prosessit ovat ihanteellisia prosesseja, joita ei voida koskaan saavuttaa käytännössä. Mutta on joitain todellisia prosesseja, joita voidaan pitää hyvinä likiarvoina.
Esimerkki: Carnot-sykli (teoreettinen käsite, jonka ehdotti Nicolas Léonard Sadi Carnot vuonna 1824.
Oletukset:
- Sylinterissä liikkuva mäntä ei aiheuta kitkaa liikkeen aikana.
- Männän ja sylinterin seinät ovat täydellisiä lämmöneristimiä.
- Lämmön siirtyminen ei vaikuta lähteen tai nielun lämpötilaan.
- Työneste on ihanteellinen kaasu.
- Puristus ja laajentaminen ovat palautuvia.
Ominaisuudet:
Syklinen prosessi: Kaasulla tehty työ on yhtä suuri kuin kaasun tekemä työ. Lisäksi järjestelmän sisäinen energia ja entalpian muutos ovat nollia syklisessä prosessissa.
Palautuva prosessi: Palautettavan prosessin aikana järjestelmä on termodynaamisessa tasapainossa keskenään. Tätä varten prosessin tulisi tapahtua äärettömän pienessä ajassa ja järjestelmän lämpöpitoisuus pysyy vakiona prosessin aikana, joten järjestelmän entropia pysyy vakiona.
Kuva Kohteliaisuus:
1. Zephyrisin "Stirling Cycle" englanninkielisessä Wikipediassa. [CC BY-SA 3.0] Commonsin kautta
2. “Carnot heat engine 2”, kirjoittanut Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Oma työ [Public Domain] Commonsin kautta
