Ključna razlika - ciklični in reverzibilen postopek
Ciklični in reverzibilni postopek se nanašata na začetno in končno stanje sistema po končanem delu. Vendar začetno in končno stanje sistema vplivata na te procese na dva različna načina. Na primer, v cikličnem postopku sta začetno in končno stanje po zaključku postopka enaka, v reverzibilnem postopku pa lahko postopek obrnemo, da dobimo začetno stanje. V skladu s tem lahko ciklični postopek obravnavamo kot reverzibilen postopek. Vendar reverzibilen postopek ni nujno cikličen, je le proces, ki ga je mogoče obrniti. To je ključna razlika med cikličnim in reverzibilnim postopkom.
Kaj je ciklični postopek?
Ciklični postopek 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 v končnem in začetnem termodinamičnem stanju ni sprememb. Z drugimi besedami, tudi notranja sprememba energije v cikličnem procesu je nič. Ker je sistem v cikličnem procesu začetna in končna notranja raven energije enaka. Delo, ki ga sistem opravi v cikličnem procesu, je enako toploti, ki jo sistem absorbira.
Kaj je reverzibilni postopek?
Reverzibilen postopek je postopek, ki ga je mogoče obrniti, da dobimo začetno stanje, tudi po zaključku procesa. Med tem postopkom je sistem v termodinamičnem ravnovesju z okolico. Zato ne poveča entropije sistema ali okolice. Reverzibilen postopek je mogoče izvesti, če sta celotna toplota in celotna izmenjava dela med sistemom in okolico enaka nič. V naravi to praktično ni mogoče. Lahko ga obravnavamo kot hipotetičen postopek. Ker je res težko doseči reverzibilen postopek.
Kakšna je razlika med cikličnim in reverzibilnim postopkom?
Opredelitev:
Ciklični postopek: Za izveden proces naj bi bil cikličen, če sta začetno in končno stanje sistema enaka.
Reverzibilen postopek: postopek naj bi bil reverzibilen, če je sistem mogoče po končanem postopku obnoviti v prvotno stanje. To se naredi z neskončno majhno spremembo neke lastnosti sistema.
Primeri:
Ciklični postopek: Naslednje primere lahko obravnavamo kot ciklične procese.
- Raztezanje pri konstantni temperaturi (T).
- Odvajanje toplote pri stalni prostornini (V).
- Stiskanje pri konstantni temperaturi (T).
- Dodatek toplote pri stalni prostornini (V).
Reverzibilen proces: Reverzibilni procesi so idealni procesi, ki jih nikoli ni mogoče praktično doseči. Obstaja pa nekaj resničnih procesov, ki jih lahko štejemo za dobre približke.
Primer: Carnotov cikel (teoretični koncept, ki ga je leta 1824 predlagal Nicolas Léonard Sadi Carnot.
Predpostavke:
- Bat, ki se giblje v valju, med gibanjem ne ustvarja trenja.
- Stene bata in valja 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 postopek: delo na plinu je enako delu plina. Poleg tega sta notranja energija in sprememba entalpije v sistemu v cikličnem procesu enaka nič.
Reverzibilen postopek: med reverzibilnim procesom je sistem med seboj v termodinamičnem ravnovesju. Za to naj bi se postopek zgodil v neskončno kratkem času, toplotna vsebnost sistema pa med postopkom ostane nespremenjena, zato entropija sistema ostane nespremenjena.
Vljudnost slike:
1. "Stirlingov cikel" avtorja Zephyris na angleški Wikipediji. [CC BY-SA 3.0] prek Commons
2. "Carnotov toplotni motor 2", avtor Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - lastno delo [Public Domain] prek Commons
