и в первісний стан через ту ж послідовність проміжних станів, що і в прямому процесі.
Основним законом, що описує оборотні процеси, є закон збереження енергії - перший початок термодинаміки:
Q =? U + A, (2)
Тут Q - підведене в процесі кількість теплоти. ? U - зміна внутрішньої енергії системи і А - робота системи проти зовнішнього тиску.
Внутрішня енергія системи - функція стану, так що якщо початкове і кінцеве стану системи рівнозначні, то зміна внутрішньої енергії не залежить від процесу переходу системи між ними. Для ідеального газу внутрішня енергія залежить тільки від температури:
. (3)
Коефіцієнт СV називають молярної теплоємністю при постійному обсязі. Для одноатомного газу він дорівнює ЗR / 2, а для двухатомного 5R / 2.
Робота і підведене кількість теплоти істотно залежать від способів переведення системи з початкового стану в кінцеве. Більш того, зобразити процес наочно, наприклад, у вигляді графіка залежності тиску від об'єму системи, і обчислити роботу по відомим формулам можливо тільки для оборотних процесів.
Зважаючи на важливість адіабатичного процесу наведемо висновок його рівняння для ідеального газу.
Закон збереження енергії в адіабатичному процесі, записаний для двох Близьких станів, що відрізняються по температурі і обсягом на малі величини dT і dV , має вигляд
(4)
Використовуючи рівняння стану для благаючи газу pV=RT, маємо:
(5)
Згадаймо формулу для похідної логарифмічною функції:
(6)
і проинтегрируем наше рівність:
(7)
Звідси отримуємо
(8)
або
(9)
Коефіцієнт? =(СV + R) / CV називається показником адіабати. Для одноатомного газу? =5/3, а для двухатомного? =7/5. [1]
. Оборотні і необоротні процеси
Оборотний процес (тобто рівноважний) - термодинамічний процес, який може проходити як в прямому, так і в зворотному напрямку, проходячи через однакові проміжні стани, причому система повертається в початковий стан без витрат енергії, і в навколишньому середовищі не залишається макроскопічних змін.
Оборотний процес можна в будь-який момент змусити протікати в зворотному напрямку, змінивши якусь незалежну змінну на нескінченно малу величину.
Оборотні процеси дають найбільшу роботу. Велику роботу від системи взагалі отримати неможливо. Це надає оборотним процесам теоретичну важливість. На практиці оборотний процес реалізувати неможливо. Він протікає нескінченно повільно, і можна тільки наблизитися до нього.
Слід зазначити, що термодинамічна оборотність процесу відрізняється від хімічної оборотності. Хімічна оборотність характеризує напрямок процесу, а термодинамічна - спосіб його проведення.
Поняття рівноважного стану і оборотного процесу відіграють велику роль в термодинаміки. Усі кількісні висновки термодинаміки застосовні тільки до рівноважним станам і оборотним процесам.
Необоротним називається процес, який не можна провести в протилежному напрямку через всі ті ж самі проміжні стани. Усі реальні процеси необоротні. Приклади необоротних процесів: дифузія, термодифузія, теплопровідність, в'язка течія та ін Перехід кінетичної енергії макроскопічного руху через тертя в тепло...
