Я учусь в старшей школе и хотел кое-что прояснить.
Изотермический процесс определяется как термодинамический процесс, при котором температура остается постоянной. Означает ли это, что температура остается постоянной в каждое мгновение? Должен ли изотермический процесс быть обратимым?
Джоулево расширение идеального газа — необратимый процесс, при котором внутренняя энергия не изменяется. Можно ли назвать этот процесс изотермическим? Если да, то единственный ли это способ реализации изотермического необратимого процесса? Каковы другие сценарии, когда такой процесс может быть выполнен? (Рассмотрим идеальный газ)
Большинство людей считают изотермическим необратимым процессом процесс, при котором система находится в контакте с резервуаром с постоянной температурой при начальной температуре газа на протяжении всего процесса. Это ничего не говорит о пространственных и временных вариациях температуры внутри системы, только на ее границе с резервуаром. Даже при джоулевом расширении, за исключением начала и конца, в газе могут быть изменения температуры.
Изотермический процесс — это термодинамический процесс, при котором, если вы измерите температуру системы в какой-то момент процесса, а затем измерите ее снова, позже в процессе, измерение будет одним и тем же, независимо от того, сколько раз вы решил по прихоти померить.
Реверсивность — это совершенно отдельный вопрос. Это вопрос, который вы задаете в контексте энтропии. Если изменение энтропии системы и окружения для некоторого процесса равно нулю, то этот процесс называется обратимым. Физически это означает, что вы можете проследить весь процесс до исходного состояния, т.е. весь процесс представляет собой совокупность многих последовательных состояний равновесия. Вы переходите из одного состояния равновесия в другое, затем в следующее, и конечное состояние этой цепочки равновесий и есть ваше конечное состояние.
Для идеального газа оказывается, что
Это означает, что внутренняя энергия зависит только от температуры, а не от объема или давления. Расширение газа не меняет его энергию, чтобы изменить энергию, газ должен либо расширяться против градиента давления, либо должен соприкасаться с телом другой температуры (см. нулевой закон термодинамики).
Что касается другой части изотермических процессов, я не знаю никаких, кроме свободных расширений, но они могут быть. Я был бы признателен, если бы кто-то мог завершить эту часть моего ответа.
Шопен
Чет Миллер
Шопен
Чет Миллер