У меня возникло сомнение относительно изохорных необратимых процессов.
Вопрос: Всегда ли верно, что для любого изохорного процесса, обратимого или нет, работа, обмениваемая системой, равна нулю, а обмен тепла равен ?
Я спрашиваю об этом потому, что в упражнении по термодинамическим превращениям газа предполагалось рассмотреть «изохорное необратимое превращение, при котором резервуар, содержащий газ, термически изолирован, а над газом совершается работа вентилятором с пренебрежимо малой тепловой энергией». мощность, газ идет от к ".
Теперь, если бак изолирован должно быть но этого не может быть, так как газ меняет свою температуру и процесс изохорный. Далее говорят, что над системой совершается работа, но процесс изохорный, как же так?
Ничего другого не указано в преобразовании, поэтому, на мой взгляд, это может быть случай, когда вообще не имеет значения, как выполняется процесс, если процесс изохорный, и полная работа над газом будет равна нулю (может быть, часть положительная и часть отрицательная), но все же я не понимаю, как газ может обмениваться теплом в этом случае.
Так должен ли я заботиться об этом, или при любом изохорическом преобразовании я могу быть уверен, что и ?
Работа с PV — не единственный вид работы, которую можно выполнять с содержимым вашей системы. В случае вашего примера с вентилятором вентилятор выполняет работу над газом внутри контейнера, воздействуя на него за счет смещения (лопасти вентилятора). Кинетическая энергия, сообщаемая газу вентилятором, затем преобразуется во внутреннюю энергию за счет вязкой диссипации (эффект демпфирования). Таким образом, чистый эффект заключается в том, что работа, выполняемая вентилятором, увеличивает внутреннюю энергию газа.
В знаменитом эксперименте Джоуля он запускал гребное колесо внутри изолированного контейнера с водой, прикрепляя гребное колесо к тросу и шкиву, приводимому в движение опускающимся грузом. Изменение потенциальной энергии груза было равно работе, которую гребное колесо совершало над водой (и изменению внутренней энергии воды). Он измерил повышение температуры воды в результате вязкой диссипации механической энергии. Сделав это, он смог установить эквивалентность между работой, совершаемой в Нм (Джоулях), и изменением внутренней энергии воды. И тем самым ему удалось установить связь между изменением внутренней энергии и повышением температуры.
Большинство учебников неявно предполагают, что никакая работа не может быть выполнена, если вы не измените громкость. Каким-то образом они имеют в виду, что единственно возможное макроскопическое взаимодействие с системой (газом) осуществляется за счет движения поршня.
Ничего другого в преобразовании не указано, поэтому, на мой взгляд, это может быть случай, когда вообще не имеет значения, как выполняется процесс, пока Vfinal=Vinitial процесс является изохорным, а общая работа, выполненная над газом, будет равна нулю. (может быть, что-то положительное, что-то отрицательное), но все же я не понимаю, как газ может обмениваться теплом в этом случае.
Остерегайтесь, однако это неверно. Некоторая работа может быть выполнена, когда объем изменяется необратимым образом. Пример :
Это преобразование производит работу, даже если оно начинается и заканчивается в одном и том же объеме. Настоящий изохорный процесс должен постоянно поддерживать постоянный объем.
Отказ от ответственности: я всего лишь студент; примите следующий ответ с щепоткой соли и, пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь! Я думаю, что путаница здесь происходит из-за того, что определения каждого термина не являются ясными и ну... определенными.
Определение адиабатического процесса :
Адиабатический процесс — это процесс, в котором передача энергии (т. е. изменение внутренней энергии U) в систему или из нее осуществляется только посредством ограниченной формы работы, которую можно выразить как PdV, EdP (E — электрическое поле, P — электрическое поле). дипольный момент, а EdP — электрическая работа) и т. д. Форма выражения:
(макроскопическая интенсивная переменная состояния системы, подобная силе) x дифференциал (макроскопически измеримая экстенсивная переменная состояния системы, подобная перемещению);
этот продукт имеет размерность энергии, и можно видеть, что эти термины просто дают сумму механической или электрической работы, выполненной над каждой частицей макроскопической системы из-за механических или электрических сил.
ИЛИ, проще говоря, адиабатический процесс — это любой процесс, в котором энтропия S не изменяется. Поэтому .
Адиабатический процесс НЕ определяется как любой процесс, который протекает без системы, окруженной «адиабатической» стенкой (термически изолированной).
Любой процесс передачи энергии, который не может быть выражен как
(макроскопическая переменная состояния системы, подобная интенсивной силе) x дифференциал (макроскопически измеримая переменная состояния системы, подобная экстенсивному смещению)
будет связано с изменением энтропии и поэтому может быть более правильно названо «теплообменом» ( ), а не "работа сделана".
В вопросе сказано, что «на газе совершается работа с вентилятором». Эта работа не может быть выражена как (макроскопическая интенсивная переменная состояния системы, подобная силе) x дифференциал (макроскопически измеримой обширной переменной состояния системы, подобной перемещению). Использование вентилятора для изменения внутренней энергии связано с изменением энтропии системы, поэтому его правильнее называть формой «теплообмена», чем «совершенной работой». Хотя система окружена «адиабатической» стенкой (термически изолированной), это не адиабатический процесс.
Ссылка :
Герберт Каллен, Введение в термодинамику и термостатистику. Глава 1.
Лукас
Лукас
гомовафер