Էնթալպիա Էնտրոպիա Եվ Թերմոդինամիկայի Երկրորդ Հոկտյունը

Առաջադրվում է զբաղվել հետևյալ հասկացությունների հիմնական հասկացության զարգացմամբ:

• Ներքին էներգիան և Թերմոդինամիկայի Առաջին օրենքը

• Համակարգի ցիկլային և կամայական պրոցեսը

• Հակադարձելիություն և Ոչ հակադարձելիություն

• Էնտրոպիա և Էնթալպիա

• Թերմոդինամիկայի Երկրորդ օրենքը

Ներքին էներգիան և Թերմոդինամիկայի Առաջին օրենքը

Երբ համակարգի մոլեկուլների էներգիան կապված է համակարգի հատկությունների հետ, այն անվանում են ներքին էներգիա (u):
Էներգիան չի կարող ստեղծվել և չի կարող հանվել, և հիմնվելով այս սկզբունքի համակարգի ներքին էներգիան (u) փոխվում է հենց այն պահին, երբ էներգիան հատում է համակարգի սահմանը:
Այսպիսով, թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ, երբ ջերմությունը/աշխատանքը հարաբերում է համակարգի հետ:

Վերևի հավասարման մեջ u-ն ներքին էներգիան է միավոր զանգվածով, իսկ q և w-ն համապատասխանաբար ջերմությունն ու աշխատանքն են միավոր զանգվածով: Վերևի հավասարման մեջ ընդունված նշանակումները հետևյալն են:
dq > 0 (դիտարկվում է դրական) ⇒ Ջերմության փոխանցում համակարգին
dq < 0 (դիտարկվում է բացասական) ⇒ Ջերմության փոխանցում համակարգից dw > 0 (դիտարկվում է դրական) ⇒ Աշխատանք համակարգի կողմից
dw < 0 (դիտարկվում է բացասական) ⇒ Աշխատանք համակարգին համար

Համակարգի Ցիկլային և Կամայական Պրոցեսները

Թերմոդինամիկայի Առաջին օրենքի կարևոր ձևը ստացվում է, երբ

Մենք ինտեգրում ենք վերևի հավասարումը ցիկլային պրոցեսի համար:

Համակարգը ասում է, որ այն ցիկլային պրոցեսի մեջ է, երբ պատահական փոփոխությունների հետևանքով ջերմության/աշխատանքի հետ վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին:

Ծրագրային մի քանի առարկաներ են:

1. Ներքին էներգիայի դիֆերենցիալի ինտեգրումը նրա սահմանների տարբերությունն է:

2. Վերջնական վիճակը նույնն է, ինչ սկզբնական վիճակը, և համակարգի ներքին էներգիան չի փոխվում:

Այսպիսով, երբ

Ներքին էներգիայի սկզբնական և վերջնական վիճակը վերևի հավասարման մեջ ներկայացված են i և f նշանակումներով: Այս հավասարումը տեղադրելով (1) հավասարման մեջ, ապա,

(2) հավասարումը ներկայացնում է համակարգի կողմից կատարված բոլոր աշխատանքների ինտեգրալը կամ համակարգի կողմից կատարված ընդհանուր աշխատանքը հավասար է համակարգին մուտք գործած բոլոր ջերմության փոխանցումների ինտեգրալին: Մühendisական թերմոդինամիկա ավելի խորը ուսումնասիրում է համակարգների և պրոցեսների հասկացությունները:

Համակարգի Կամայական Պրոցեսը

Սա Թերմոդինամիկայի Առաջին օրենքի արդյունքն է և կապված է (1) հավասարման հետ, եթե համակարգը ներառում է կամայական պրոցես:

Այս հավասարման մեջ q և w ներկայացնում են պրոցեսի համար փոխանցված ընդհանուր ջերմությունը և ընդհանուր աշխատանքը, իսկ uf և ui ներկայացնում են ներքին էներգիայի (u) վերջնական և սկզբնական արժեքները: Իրական և անկախ ադիաբատային համակարգում (w = 0, q = 0), ներքին էներգիան (u) մնում է անփոփոխ: Այսպիսով, (2) հավասարումը ցիկլային պրոցեսի համար ստանում է հետևյալ տեսքը:

Հակադարձելիություն և Ոչ հակադարձելիություն

Համակարգը ասում է, որ այն պրոցեսի մեջ է, երբ նրա սկզբնական վիճակը փոխվում է վերջնական վիճակի: Արգումենտների նման սեղմում, ծավալ, էնթալպիա, ջերմաստիճան, էնտրոպիա և այլն փոփոխվում են թերմոդինամիկական պրոցեսի ընթացքում: Թերմոդինամիկայի Երկրորդ օրենքը կարգավորում է պրոցեսները երկու խմբերում

• Ideal կամ հակադարձելի պրոցեսներ

• Բնական կամ ոչ հակադարձելի պրոցեսներ

Եթե ջերմաստիճանը (t) և սեղմումը (p) փոփոխությունները անվերջ փոքր են համակարգում, որը պրոցեսի մեջ է, ապա պրոցեսը կարող է անվանվել անվերջ փոքր վիճակներ կամ մոտեցում հակադարձելիության վերաբերյալ:
Պրոցեսը ասում է, որ նա ներքինորեն հակադարձելի է, եթե սկզբնական վիճակը վերականգնվում է հակառակ ուղղությամբ:
Պրոցեսը ասում է, որ նա արտաքինորեն հակադարձելի է, եթե փոփոխությունները կատարվող միջավայրը նույնպես կարող է հակառակ հաջորդականությամբ վերականգնվել:
Հակադարձելի պրոցեսը ներքինորեն և արտաքինորեն հակադարձելի պրոցեսն է:
Այսպիսով, իրական պրոցեսների արդյունավետության չափումի համար մասնագետները օգտագործում են հակադարձելի պրոցեսները որպես չափանիշ համեմատման և իրական պրոցեսները մոտեցնելու համար հակադարձելիության նկատմամբ կրկնակի հանումներով արդյունավետությունը բարձրացնելու համար:

Ոչ հակադարձելիություն

Երբ իրական պրոցեսները չեն բավարարում հակադարձելիության պահանջներին, ապա պրոցեսը կոչվում է ոչ հակադարձելի:
Ոչ հակադարձելի պրոցեսում համակարգի և շրջապատի սկզբնական վիճակը չի կարող վերականգնվել վերջնական վիճակից սկզբնական վիճակի: Համակարգի էնտրոպիան արագ աճում է ոչ հակադարձելի պրոցեսում և արժեքը չի կարող վերականգնվել սկզբնական արժեքի վերջնական արժեքից:
Ոչ հակադարձելիությունը հայտնվում է սեղմման, բաղադրո