Ero syklisessä ja palautuvassa prosessissa

Avainero - Syklinen vs. palautuva prosessi
 

Syklinen prosessi ja palautuva prosessi liittyvät järjestelmän alku- ja lopputilaan työn valmistumisen jälkeen. Järjestelmän alku- ja lopputilat vaikuttavat kuitenkin näihin prosesseihin kahdella eri tavalla. Esimerkiksi syklisessä prosessissa alku- ja lopputilat ovat identtiset prosessin loppuun saattamisen jälkeen, mutta palautuvassa prosessissa prosessi voidaan kääntää alkuperäisen tilan saamiseksi. Asianmukaisesti, syklistä prosessia voidaan pitää palautuvana prosessina. Mutta palautuva prosessi ei ole välttämättä syklinen prosessi, se on vain prosessi, joka voidaan kääntää. Tämä on keskeinen ero syklinen ja palautuva prosessi.

Mikä on syklinen prosessi?

Syklinen prosessi on prosessi, jossa järjestelmä palaa samaan termodynaamiseen tilaan kuin se aloitti. Kokonais entalpian muutos syklisessä prosessissa on nolla, koska lopullisessa ja alkuperäisessä termodynaamisessa tilassa ei ole muutoksia. Toisin sanoen, sisäinen energian muutos syklisessä prosessissa on myös nolla. Koska, kun järjestelmä käy läpi syklisen prosessin, alku- ja lopullinen sisäinen energiataso ovat samat. Järjestelmän tekemä työ syklisessä prosessissa on yhtä suuri kuin järjestelmän absorboima lämpö.

Mikä on palautuva prosessi?

Palautuva prosessi on prosessi, joka voidaan kääntää alkuperäisen tilan saamiseksi, vaikka prosessi olisi valmis. Tämän prosessin aikana järjestelmä on termodynaamisessa tasapainossa ympäristöönsä. Siksi se ei lisää järjestelmän tai ympäristön entropiaa. Käännettävä prosessi voidaan suorittaa, jos kokonaislämpö ja kokonaisvaihteisto järjestelmän ja ympäristön välillä ovat nollat. Tämä ei ole käytännössä mahdollista luonteeltaan. Sitä voidaan pitää hypoteettisena prosessina. Koska palautuvan prosessin saavuttaminen on todella vaikeaa.

Mikä on ero syklisen ja palautuvan prosessin välillä??

Määritelmä:

Syklinen prosessi: Prosessin sanotaan olevan syklinen, jos järjestelmän alkutila ja lopputila ovat identtisiä prosessin suorittamisen jälkeen.

Käännettävä prosessi: Prosessin sanotaan olevan palautuvaa, jos järjestelmä voidaan palauttaa alkutilaansa prosessin valmistuttua. Tämä tehdään tekemällä äärettömän pieni muutos järjestelmän joihinkin ominaisuuksiin.

esimerkkejä:

Syklinen prosessi: Seuraavia esimerkkejä voidaan pitää syklisinä prosesseina.

• Laajeneminen vakiolämpötilassa (T).
• Lämmön poisto vakiona tilavuudella (V).
• Puristus vakiolämpötilassa (T).
• Lämmön lisäys vakiona tilavuudessa (V).

Käännettävä prosessi: Palautuvat prosessit ovat ihanteellisia prosesseja, joita ei voida koskaan saavuttaa käytännössä. Mutta on olemassa joitain todellisia prosesseja, joita voidaan pitää hyvänä lähentämisinä.

Esimerkki: Carnot-sykli (Nicolas Léonard Sadi Carnotin vuonna 1824 ehdottama teoreettinen käsite).

oletukset:

• Sylinterissä liikkuva mäntä ei aiheuta kitkaa liikkeen aikana.
• Männän ja sylinterin seinät ovat täydellisiä lämpöeristeitä.
• Lämmönsiirto ei vaikuta lähteen tai pesualtaan lämpötilaan.
• Käyttöneste on ihanteellinen kaasu.
• Puristus ja laajeneminen ovat palautuvia.

ominaisuudet: 

Syklinen prosessi:  Kaasulla tehty työ on yhtä suuri kuin kaasun tekemä työ. Lisäksi järjestelmän sisäinen energia ja entalpian muutos ovat yhtä suuret kuin nolla syklisessä prosessissa.

Käännettävä prosessi: Palautuvan prosessin aikana järjestelmä on termodynaamisessa tasapainossa toistensa kanssa. Sitä varten prosessin tulisi tapahtua äärettömän pienessä ajassa, ja järjestelmän lämpöpitoisuus pysyy vakiona prosessin aikana. Siksi järjestelmän entroopia pysyy vakiona.

Kuvan kohteliaisuus:

1. Zephyrisin ”Stirling Cycle” englanninkielisessä Wikipediassa. [CC BY-SA 3.0] Commonsin kautta

2. ”Carnot-lämpömoottori 2”, kirjoittanut Eric Gaba (Sting - FR: Sting) - Omat työt [Public Domain] Commonsin kautta