Kľúčový rozdiel - cyklický vs reverzibilný proces
Cyklický proces a reverzibilný proces súvisia s počiatočným a konečným stavom systému po dokončení práce. Počiatočný a konečný stav systému však ovplyvňuje tieto procesy dvoma rôznymi spôsobmi. Napríklad v cyklickom procese sú počiatočný a konečný stav po dokončení procesu identický, ale v reverzibilnom procese je možné proces vrátiť späť, aby sa získal pôvodný stav. Podľa toho možno cyklický proces považovať za reverzibilný proces. Avšak reverzibilný proces nemusí byť nutne cyklický proces, je to iba proces, ktorý je možné zvrátiť. Toto je kľúčový rozdiel medzi cyklickým a reverzibilným procesom.
Čo je to cyklický proces?
Cyklický proces je proces, pri ktorom sa systém vracia do rovnakého termodynamického stavu, v akom sa začal. Celková zmena entalpie v cyklickom procese sa rovná nule, pretože nedochádza k žiadnym zmenám v konečnom a počiatočnom termodynamickom stave. Inými slovami, zmena vnútornej energie v cyklickom procese je tiež nulová. Pretože keď systém prechádza cyklickým procesom, počiatočná a konečná úroveň vnútornej energie sú rovnaké. Práca vykonaná systémom v cyklickom procese sa rovná teplu absorbovanému systémom.
Čo je reverzibilný proces?
Reverzibilný proces je proces, ktorý je možné obrátiť, aby sa získal pôvodný stav, a to aj po dokončení procesu. Počas tohto procesu je systém v termodynamickej rovnováhe so svojím okolím. Preto nezvyšuje entropiu systému alebo okolia. Je možné vykonať reverzibilný proces, ak je celkové teplo a celková výmena práce medzi systémom a okolím nulová. V prírode to nie je prakticky možné. Možno to považovať za hypotetický proces. Pretože je skutočne ťažké dosiahnuť reverzibilný proces.
Aký je rozdiel medzi cyklickým a reverzibilným procesom?
Definícia:
Cyklický proces: Proces sa považuje za cyklický, ak je počiatočný stav a konečný stav systému po vykonaní procesu identický.
Reverzibilný proces: O procese sa hovorí, že je reverzibilný, ak je možné systém po dokončení procesu obnoviť do pôvodného stavu. To sa deje nekonečnou zmenou v niektorých vlastnostiach systému.
Príklady:
Cyklický proces: Nasledujúce príklady možno považovať za cyklické procesy.
- Expanzia pri konštantnej teplote (T).
- Odvod tepla pri konštantnom objeme (V).
- Kompresia pri konštantnej teplote (T).
- Pridanie tepla pri konštantnom objeme (V).
Reverzibilný proces: Reverzibilné procesy sú ideálne procesy, ktoré nikdy nemožno dosiahnuť prakticky. Existujú ale niektoré skutočné procesy, ktoré možno považovať za dobrú aproximáciu.
Príklad: Carnotov cyklus (teoretický koncept navrhnutý Nicolasom Léonardom Sadi Carnotom v roku 1824.
Predpoklady:
- Piest pohybujúci sa vo valci nevytvára počas pohybu žiadne trenie.
- Steny piestu a valca sú dokonalými tepelnými izolátormi.
- Prevod tepla nemá vplyv na teplotu zdroja alebo klesania.
- Pracovná tekutina je ideálny plyn.
- Kompresia a expanzia sú reverzibilné.
Vlastnosti:
Cyklický proces: Práca vykonaná na plyne sa rovná práci vykonanej plynom. Okrem toho sa vnútorná energia a zmena entalpie v systéme rovnajú nule v cyklickom procese.
Reverzibilný proces: Počas reverzibilného procesu je systém navzájom v termodynamickej rovnováhe. Preto by sa proces mal uskutočňovať v nekonečne malom čase a tepelný obsah systému zostáva počas procesu konštantný. Preto entropia systému zostáva konštantná.
Obrázok so súhlasom:
1. „Stirlingov cyklus“od Zephyrisa na Wikipédii v anglickom jazyku. [CC BY-SA 3.0] prostredníctvom spoločnosti Commons
2. „Carnotov tepelný motor 2“, autor: Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - vlastná práca [Public Domain] cez Commons
