An adiabatický proces může nebo nemusí být reverzibilní. Aby byl adiabatický proces reverzibilní, musí splňovat několik dalších podmínek.
Adiabatický proces může být reverzibilní, ale všechny adiabatické procesy nejsou ve výchozím nastavení reverzibilní. Před námi Pokud dojde k reverzibilnímu adiabatickému procesu, musíme nejprve porozumět faktorům, které rozhodují o reverzibilitě nebo ireverzibilitě systému v termodynamice.
A reverzibilní proces v termodynamice lze definovat jako ten, který může být zatažen zpět do své počáteční fáze a při tomtéž nezůstane žádná zbytková změna nebo hystereze ani v systému, ani v okolí. Reverzibilní proces nastává ve stavu kvazi-rovnováhy; tj. systém je vždy v rovnováze s okolím.
A reverzibilní proces má účinnost 100 %. To znamená, že energie potřebná k provedení změny skupenství je minimální a nedochází k žádným ztrátám energie do okolí ve formě tepla. Jinými slovy, v reverzibilním procesu je vykonaná práce maximální na množství energie poskytnuté jako vstup. Tento typ procesu je ideální proces, kde nedochází k žádnému tření.
Jak je znázorněno na obrázku výše, při pohybu z bodu 1 do bodu 2 musí být reverzibilní vždy v rovnováze se svým okolím, zatímco u nevratného procesu tomu tak není. Kvůli této vlastnosti se reverzibilní proces provádí nekonečně pomalu.
Cyklický reverzibilní proces je znázorněn teoretickým Carnotův cyklus. Teoretický Carnotův cyklus je definován dvěma kroky, každý z izotermických a adiabatických procesů. Červené čáry na obrázku níže
označují izotermické kroky a modré čáry označují adiabatické kroky.
Dalším aspektem termodynamického procesu je Entropie, která definuje reverzibilitu nebo ireverzibilitu procesu. Delta změna entropie nebo náhodnosti systému a okolí zůstává v izotermickém procesu konstantní; zatímco nevratnost procesu je charakterizována zvýšením celkové entropie.
Jak může být adiabatický proces reverzibilní?
An adiabatický proces je definováno jako dQ=0, kde Q je množství tepla přeneseného mezi systémem a okolím.
Adiabatický proces je ideální proces, který je dokonale izolován od okolí a ne přenos tepla mezi systémem a okolím může probíhat. Adiabacita procesu nekvalifikuje, aby byl také nazýván reverzibilní.
An adiabatický proces je reverzibilní, pokud je také izoentropní. Jinými slovy, nedochází k žádné změně entropie. Pokud je proces adiabatický, tj. pokud má systém adiabatické stěny a na systému se provádí PdV práce, nedochází k žádné výměně tepla s okolím a změna entropie je v tomto případě nulová.
Jaký je rozdíl mezi reverzibilním a nevratným adiabatickým procesem?
Reverzibilní a nevratný adiabatický proces se odlišuje změnou entropie procesu.
Reverzibilní proces je idealizovaný proces zahrnující ideální plyn v ideálních podmínkách. Když procesní změna probíhá reverzibilně, proces může být vrácen zpět do své počáteční fáze a přitom se ne hystereze zůstává buď v systému, nebo v okolí.
Reverzibilní proces probíhá nekonečně pomalu a každý krok je v rovnováze s ostatními. To se také nazývá kvazistatické. U reverzibilního procesu nedochází k žádné změně entropie procesu. Idealizovaný reverzibilní adiabatický proces v přírodě neexistuje a nelze jej experimentálně dosáhnout.
An příklad reverzibilní adiabatické proces je adiabatická expanze skutečného plynu.
Na druhé straně nevratným procesem jsou změny, ke kterým dochází v reálném životě. Adiabatický nevratný proces zahrnuje změnu, která se odehrává se zvýšením entropie systému. Příklad nevratného adiabatický proces je volná expanze ideálu plyn v láhvi, která je dokonale izolovaná, jak je znázorněno na obrázku níže.
Toto je také idealizovaný myšlenkový experiment, ve kterém je ideální plyn udržován ve válci s adiabatickými stěnami s přepážkou, jejíž druhá strana je udržována ve vakuu. Plyn se nechá expandovat vytvořením otvoru v přepážce. Protože plyn expanduje do vakua, neexistuje žádný vnější tlak jednat proti, a proto je vykonaná práce nulová.
Tedy od prvního zákon termodynamiky, protože dQ i dW jsou nulové, je vnitřní změna energie dU také nulová. V případě ideálního plynu závisí vnitřní energie pouze na teplotě a protože čistá změna vnitřní energie je nulová, zůstává i teplota konstantní. Nyní při konstantní teplotě je entropie úměrná objemu a protože objem vzrůstá, roste i entropie.
Jak poznáte, zda je proces vratný nebo nevratný?
Reverzibilní procesy jsou idealizované a teoreticky promyšlené procesy za účelem srovnání se skutečnými procesy, které jsou všechny nevratné. Všechny procesy, které se přirozeně vyskytují, mají v sobě určitou míru nevratnosti.
Aby byl proces reverzibilní, musí být změna v rovnováze s předchozím krokem nebo musí být změna nekonečně malá. Takové procesy se nazývají kvazistatické a jejich provedení vyžaduje nekonečný čas. Práce provedená v reverzibilním procesu je maximálně možná.
Dalším aspektem vratnosti nevratnosti procesu je míra jeho entropie. Idealizované reverzibilní procesy jsou izoentropické nebo dS = 0 pro systém a okolí.
Protože reverzibilní procesy jsou idealizovanými případy s maximální účinností; míra nevratnosti se odráží ve snížené účinnosti procesu od jeho ideálního chování. Nižší nevratnost, vyšší účinnost.
Některé příklady reverzibilních procesů jsou pohyb bez tření, tok proudu nulový odpor (supravodivost), smíchání dvou vzorků téže látky ve stejném stavu.
Některé dokonale nevratné procesy jsou to, co vidíme každý den, jako je narození nebo smrt nebo výbuch bomby. Mezi další patří pohyb vozidla na silnici, rozsvícení žárovky, vaření jídla atd.
Práce provedená v reverzibilním adiabatickém procesu
Vzhledem k tomu, že reverzibilní adiabatický proces je ideální proces, vykonaná práce se vypočítává na základě úvahy o ideálním plynu.
Vyjádření vykonané práce je tedy odvozeno uvažováním expanze nebo komprese 1 molu ideálního plynu z podmínky (P1, V1) do podmínky (P2, V2).
Projekt práce odvedená pro adiabatické proces, ukazuje následující PV diagram
Pro adiabatické uvažování je dQ= 0 a pro reverzibilní uvažování dW= -pdV
Pro ideální plyn,
Vnitřní energie, dU= CvdT
Proto od 1st zákon termodynamiky,
dU = -pdV
CvdT= -pdV
Pro ideální plyn 1 mol,
Kliknutím se dozvíte více o skutečné příklady plynu.
Jsem Sangeeta Das. Absolvoval jsem magisterské studium ve strojírenství se specializací na spalovací motory a automobily. Mám asi deset let zkušeností z průmyslu a akademické sféry. Mezi mé oblasti zájmu patří spalovací motory, aerodynamika a mechanika tekutin. Můžete mě kontaktovat na
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!