Ključna razlika – ciklični proti reverzibilnemu procesu
Ciklični proces in reverzibilni proces se nanašata na začetna in končna stanja sistema po opravljenem delu. Vendar pa začetno in končno stanje sistema vplivata na te procese na dva različna načina. Na primer, v cikličnem procesu sta začetno in končno stanje enaka po zaključku procesa, v reverzibilnem procesu pa je mogoče proces obrniti, da dobi svoje začetno stanje. V skladu s tem lahko ciklični proces obravnavamo kot reverzibilen proces. Toda reverzibilen proces ni nujno cikličen proces, je le proces, ki ga je mogoče obrniti. To je ključna razlika med cikličnim in reverzibilnim procesom.
Kaj je ciklični proces?
Ciklični proces je proces, pri katerem se sistem vrne v isto termodinamično stanje, kot se je začel. Celotna sprememba entalpije v cikličnem procesu je enaka nič, saj ni sprememb v končnem in začetnem termodinamičnem stanju. Z drugimi besedami, sprememba notranje energije v cikličnem procesu je prav tako enaka nič. Ker je sistem podvržen cikličnemu procesu, sta začetni in končni nivo notranje energije enaki. Delo, ki ga opravi sistem v cikličnem procesu, je enako toploti, ki jo sistem absorbira.
Kaj je reverzibilni proces?
Reverzibilni proces je proces, ki ga je mogoče obrniti, da dobi svoje začetno stanje, tudi potem, ko je proces že zaključen. Med tem procesom je sistem v termodinamičnem ravnovesju z okolico. Zato ne poveča entropije sistema ali okolice. Reverzibilen proces je mogoče izvesti, če sta skupna toplota in celotna izmenjava dela med sistemom in okolico enaka nič. To v naravi praktično ni mogoče. Lahko se šteje za hipotetičen proces. Ker je res težko doseči reverzibilen proces.
Kakšna je razlika med cikličnim in reverzibilnim procesom?
Definicija:
Ciklični proces: Proces se imenuje cikličen, če sta začetno in končno stanje sistema enaka po izvedbi procesa.
Reverzibilen proces: Za proces pravimo, da je reverzibilen, če je mogoče sistem povrniti v začetno stanje po zaključku procesa. To se naredi tako, da se izvede neskončno majhna sprememba neke lastnosti sistema.
Primeri:
Ciklični proces: Naslednje primere lahko štejemo za ciklične procese.
- Razširitev pri konstantni temperaturi (T).
- Odvzem toplote pri konstantnem volumnu (V).
- Kompresija pri konstantni temperaturi (T).
- Dodajanje toplote pri konstantnem volumnu (V).
Reverzibilni proces: Reverzibilni procesi so idealni procesi, ki jih v praksi nikoli ni mogoče doseči. Vendar pa obstaja nekaj resničnih procesov, ki se lahko štejejo za dobre približke.
Primer: Carnotov cikel (teoretični koncept, ki ga je predlagal Nicolas Léonard Sadi Carnot leta 1824.
Predpostavke:
- Bat, ki se premika v valju, med gibanjem ne ustvarja trenja.
- Stene bata in cilindra so popolni toplotni izolatorji.
- Prenos toplote ne vpliva na temperaturo vira ali ponora.
- Delovna tekočina je idealen plin.
- Stiskanje in razširitev sta reverzibilna.
Lastnosti:
Ciklični proces: Delo, ki ga opravi plin, je enako delu, ki ga opravi plin. Poleg tega je sprememba notranje energije in entalpije v sistemu enaka nič v cikličnem procesu.
Reverzibilni proces: Med reverzibilnim procesom sta sistema v medsebojnem termodinamičnem ravnovesju. Za to se mora proces zgoditi v neskončno majhnem času, vsebnost toplote v sistemu pa med postopkom ostane konstantna. Entropija sistema torej ostane konstantna.
