Kvazi-statický proces: 15 důležitých vysvětlení

Obsah

• Kvazi-statická definice procesu
• Nekvazi-statický proces
• Rozdíl mezi kvazi-statickým a reverzibilním procesem
• Příklad kvazi-statického procesu
• Charakteristika kvazi-statického procesu
• Běžné kvazistatické procesy
• Podmínky pro ideální plyn v kvazistatickém adiabatickém procesu
• Podmínky pro kvazi-statický proces
• Rozdíl mezi kvazi-statickým a nekvazi-statickým procesem
• Teplo přenášené v nekonečně kvazistatickém procesu
• Důležitost kvazi-statického procesu
• Příklad kvazistatického procesu
• Nekvazistatický cyklický proces
• Kvazi-statický diagram procesu
• Kvazi-statická procesní entropie
• Kvazi-statická procesní rovnice

FAQ / krátké poznámky

• Co je to kvazi statická síla?
• Je reverzibilní proces kvazi statický?
• Je adiabatický proces kvazi statický?
• Jaké jsou příklady kvazistatických procesů v našem každodenním životě?
• Proč je reverzibilní proces nutně kvazi statický proces?
• Jelikož je tlak v kvazi statickém procesu rovnoměrný, jak lze provést nějakou práci?

Kvazi-statická definice procesu

Lze jej definovat jednoduchými slovy, proces probíhá velmi pomalu a veškerý stav procházející tímto procesem je v rovnováze.

Význam slova „kvazi“ je téměř stejný. Statický znamená, že tepelné vlastnosti jsou konstantní ohledně času. Všechny reverzibilní procesy jsou kvazi. Pomalá rychlost procesu je hlavní charakteristikou tohoto procesu.

Nekvazi-statický proces

Není realizován pro žádný konečný rozdíl systému. Většinu procesů probíhajících kolem nás (v přírodě) lze nazvat jako kvazi-statický proces.

Oba proces lze dobře pochopit pomocí diagramu Jak je ukázáno níže,

Pomáhá analyzovat. Primárně je studován v knihách a referencích. Úvodní studii termodynamických startů s kvazi procesy již známe. Na tomto diagramu si můžeme snadno všimnout práce PdV. Křivka nekvazi vypadá jako typ půlkruhu. Kvazi-statickou metodu představuje přímka.

Rozdíl mezi kvazi-statickým a reverzibilním procesem

Můžeme definovat reverzibilní proces, jako kdyby systém obnovil počáteční nebo počáteční fázi a na okolí nemá žádný vliv.

V reverzibilním procesu postupuje stejnou cestou v dopředných a zpětných funkcích. Neexistuje žádný dopad systému na okolí. V ideálním případě tento typ procesu není možný kvůli tření.

Lze jej definovat jednoduchými slovy, proces probíhá velmi pomalu a veškerý stav procházející tímto procesem je v rovnováze.

V tomto procesu není přítomno žádné tření. Můžeme tedy říci, že v ideálním případě jsou procesy reverzibilní.

V obou procesech nedochází k vytváření entropie. Můžeme zajistit, aby byl jakýkoli proces reverzibilní, pokud budeme pokračovat v procesu prodlouženou rychlostí.

Příklad kvazi-statického procesu

Můžeme považovat proces statické komprese za příklad kvazi-statického procesu. V tomto procesu se objem systému bude měnit velmi pomalu, ale tlak systému zůstane v průběhu celého procesu.

Proces komprese s válcem a pístem je znázorněn na obrázku níže,

Charakteristika kvazi-statického procesu

Jedná se o termodynamický proces, kdy k procesu dochází velmi pomalou rychlostí. Můžeme říci, že proces probíhá téměř v klidovém stavu.

Každý bod nebo fáze tohoto procesu je považována za rovnovážných podmínek.

Můžeme říci, že ovládání kvazi procesu je snadné. V nekvázistickém procesu může být ovládání náročné ve srovnání s ideálním kvazi. Důvodem je rychlost procesu.

Jedná se o termodynamický proces, ve kterém bude čas potřebný na dokončení celého procesu nekonečný.

Je vysoce efektivní, protože v tomto procesu nedochází ke ztrátám. V důsledku tření nedochází k žádnému tření ani k tvorbě tepla. V případě nekvazi procesu je přítomno tření, což je nakonec ztráta tak méně účinná než kvazi.

Tento proces je v přírodě reverzibilní.

Zařízení pracující na kvazi-statickém procesu produkuje maximální práci

Běžné kvazistatické procesy

V ideálním případě není kvazi reverzibilní proces prakticky možný. V každém systému vždy dojde ke ztrátě. S určitými předpoklady můžeme některé procesy považovat za kvazi procesy.

• Ideální plynové procesy s pomalou rychlostí.
• Proces komprese s prodlouženou rychlostí
• Reverzibilní procesy.
• Růst stromu

Obrovská teplotní nádrž

Podmínka pro ideální plyn v kvazi-statickém adiabatickém procesu

Pokud vezmeme v úvahu kvazi adiabatický proces, je třeba splnit nějakou podmínku. Pokud je ideální plyn stlačen ze stavu 1 do stavu 2, pak

P1 a V1 Je počáteční stav systému,

P2 a V2 Je konečný stav systému,

Podmínkou systému je,

PVδ= Konstantní

Tuto podmínku můžeme napsat pro obě podmínky, jak je uvedeno níže,

P1V1= P2V2

Podmínky pro kvazi-statický proces

Jedná se o termodynamický proces, kdy k procesu dochází velmi pomalou rychlostí. Můžeme říci, že proces probíhá téměř v klidovém stavu.

Každý bod nebo fáze tohoto procesu je považována za rovnovážných podmínek.

Můžeme říci, že ovládání tohoto procesu je velmi snadné. V nekvazistatickém procesu může být ovládání náročné ve srovnání s kvazi. Důvodem je rychlost procesu.

Jedná se o termodynamický proces, ve kterém bude čas potřebný na dokončení celého procesu nekonečný.

Tento proces je vysoce efektivní, protože nedochází ke ztrátám. V důsledku tření nedochází k žádnému tření ani k tvorbě tepla. V případě nekvazi procesu je přítomno tření, což je nakonec ztráta tak méně účinná než kvazi.

Tento proces je v přírodě reverzibilní.

Zařízení pracující na tomto procesu produkuje maximální práci

Rozdíl mezi kvazi-statickým a nekvazi-statickým procesem

Dá se jednoduše definovat, že jde o proces, který probíhá velmi pomalu, a veškerý stav procházející tímto procesem je v rovnováze.

Tento proces je v přírodě vždy reverzibilní.

Neexistuje žádné tření nebo ztráta.

Není realizován pro žádný konečný rozdíl systému. Většinu procesů kolem nás (v přírodě) lze označit jako kvazi-statický proces.

Nekvazi proces je vždy nevratný.

V systému je vždy přítomno tření a ztráta.

Můžeme napsat vztah pro generování entropie,

dS = dQ/T + I

Kde dS označuje změnu entropie v systému

Změna entropie v systému může být kladná, záporná nebo nulová.

Teplo přenášené v nekonečně kvazistatickém procesu

Přenos tepla rovnici pro tento ideální proces lze zapsat do následující pěny pro výpočet,

dQ = Cv/nR. (V.dP)+ (Cp/nR). (P . dv)

Zde

dQ = přenos tepla

 Cv = konstantní objemová tepelná kapacita

n = ne. molů látky

 R = konstanta ideálního plynu

 Cp = tepelná kapacita při konstantním tlaku

 V = objem,

dV = rozdílový objem

 P = tlak,

dP = Diferenční tlak

Důležitost kvazi-statického procesu

Je navržen v roce 1909 jako „kvazi-statický proces“. Jedná se o základní proces v oblasti termodynamiky pro analýzu. Poskytuje maximální výstupní práci v systému. I když je tento proces ideální, je tento proces v různých studiích obrovský.

V tomto procesu zůstává systém v rovnováze po nekonečně malý čas. Důvody jeho významu v oblasti strojírenství jsou

1. Tento proces je snadný pro analýzu

2. Jakékoli zařízení pracující na tomto procesu produkuje maximální práci. Nedochází ke ztrátám energie.

Příklad kvazistatického procesu

Každý proces v přírodě je nekvazi-statický proces,

K těmto procesům nedochází dlouhodobě. Můžete považovat jakékoli procesy za kvazi-statický proces.

• Rychlý přenos tepla,
• Rychlá komprese,
• Rozšíření,

Nekvazistatický cyklický proces

Není realizován pro žádný konečný rozdíl systému. Většinu procesů kolem nás (v přírodě) lze označit jako kvazi-statický proces.

Křivku si snadno všimneme na níže uvedeném diagramu. Jak víme, nekvazi-statický proces se nevrací stejnou cestou. Zpětný proces má vždy jiný směr, aby byl považován za cyklický proces.

Kvazi-statický diagram procesu

Schéma pro oba procesy uvedené níže pro proces rozšiřování.

Kvazi-statická procesní entropie

Můžeme napsat vztah pro generování entropie,

dS = dQ/T + I

Kde dS označuje změnu entropie v systému

Změna entropie v systému může být kladná, záporná nebo nulová.

Kvazi-statická procesní rovnice

Lze jej odvodit pro různé termodynamické procesy. Rovnice pro různé procesy s konstantní vlastností je uvedena níže,

Proces s konstantním tlakem (izobarický proces)

W₁₂= ∫PdV

Proces s konstantním objemem (izochorický proces)

W₁₂= ∫PdV = 0

Proces s konstantní teplotou (izotermický proces)

W₁₂= P1 V1. lnV1/V2

Polytropický proces

W₁₂= (P1V1 – P2V2)/n-1

Nejčastější dotazy

Co je kvazi statická síla?

Lze konstatovat, že síla působí na systém velmi pomalu. Díky této síle se systém deformuje velmi pomalu s nekonečným časem. Tento typ síly lze definovat jako kvazi-statickou sílu.

Je reverzibilní proces kvazi statický?

Tento proces je vždy reverzibilní.

Neexistuje žádné tření nebo ztráta.

Není to realizovaný proces pro jakýkoli konečný rozdíl systému. Většinu procesů kolem nás (v přírodě) lze označit jako kvazi-statický proces.

Je adiabatický proces kvazi statický?

An adiabatické proces je proces bez přenosu tepla. Je také považován za izentropický proces znamená konstantní entropii systému.

Existují určité podmínky procesu, které je třeba kvazi.

Pokud adiabatický proces probíhá velmi pomalu, lze jej považovat za kvazistatický adiabatický proces

Jaké jsou příklady kvazi statických procesů v našem každodenním životě?

Je to ideální proces v přírodě; proces, který probíhá velmi pomalu, lze přesto považovat za kvazi.

Růst stromu,

Proč je reverzibilní proces nutně kvazi statický proces?

Tento proces je v přírodě vždy reverzibilní.

Neexistuje žádné tření ani ztráta. V tomto procesu nedochází k žádným tepelným ztrátám

Není realizován pro žádný konečný rozdíl systému. Většinu procesů kolem nás (v přírodě) lze označit jako kvazi-statický proces.

Jelikož je tlak v kvazi statickém procesu rovnoměrný, jak je možné provést jakoukoli práci ?

Pokud je tlak v jakémkoli systému s tímto procesem konstantní, může být provedená práce dána následující rovnicí,

Proces s konstantním tlakem (izobarický proces)

W₁₂=∫PdV

Pro výzkumně orientované téma od autora Klikněte zde

Pro související témata Klikněte zde