В чем разница между обратимым и необратимым адиабатическим расширением?

В чем разница между обратимым и необратимым адиабатическим расширением?

Верно ли, что работа, совершаемая газом, одинакова, но внешнее давление различается в двух процессах?

Если п е Икс т = работа, совершаемая газом, то как будет происходить расширение, если они будут давить друг на друга с одинаковой силой?

Ответы (2)

Разница в том, что одно расширение квазистатическое (обратимое), а другое самопроизвольное из-за резкого изменения внешних ограничений (необратимое).

  • В квазистатическом случае вы действительно начинаете с состояния, когда давление газа равно внешнему давлению. Затем внешний оператор немного уменьшает внешнее давление, так что газ немного расширяется, прежде чем очень быстро достигнет нового состояния равновесия. Затем вы повторяете эту процедуру столько раз, сколько необходимо для достижения желаемого давления.

  • Если вместо этого вы мгновенно и резко уменьшите внешнее давление (вы уменьшите его, скажем, в 3 раза), то газ будет расширяться до тех пор, пока не достигнет равновесия, но способом, очень сильно отличающимся от суммы минутных изменений, которые могли бы быть сделаны. квазистатически. Например, во-первых, такие величины, как внутреннее давление, температура и т. д., даже во время необратимого расширения не могут быть точно определены.

В конце концов, эти две очень разные термодинамические «траектории» для вашей системы приведут к двум различным конечным состояниям (в вашем адиабатическом случае). И именно поэтому изменение энтропии неодинаково в двух случаях.

Я где-то слышал, что изменение энтропии для адиабатической обратимой реакции постоянно, но не мог понять, почему?
Для простой сжимаемой системы изменение энтропии при квазистатическом (или, что то же самое, обратимом) адиабатическом процессе (будь то сжатие или расширение) равно нулю.
@gatsu Предположим, что система подвергается адиабатическому обратимому и необратимому расширению. При адиабатическом необратимом расширении изменение внутренней энергии равно:
Δ U "=" − п е Икс ⋅ Δ В
Для адиабатического обратимого расширения изменение внутренней энергии будет:
Δ U "=" − н р п ⁡ ( В ф В я )
что больше, чем работа для необратимого. Но куда идет эта дополнительная работа? Я имею в виду, что если бы вместо давления над газом у нас был объект с переменной массой? Объект в обоих случаях будет иметь одинаковое изменение потенциальной энергии. Заранее спасибо.
@adosar Я бы сказал, что температура газа в конце процесса неодинакова, как и конечный объем. Поскольку единственное, что имеет значение, это достижение механического равновесия, в зависимости от того, насколько быстро температура падает по мере расширения, это приводит к разным конечным объемам. Таким образом, в случае, если вы упомянули, масса не будет иметь одинаковую высоту в конце в зависимости от того, обратимо это или необратимо.

В вашем посте 3 вопроса:

1) В чем разница между обратимым и необратимым адиабатическим расширением?

Ответ: Обратимый означает фактически обратимый во времени. Когда системное давление воздействует на внешнюю среду (сопротивление), внешнее давление реагирует обратно в следующий момент. Давление в системе всегда немного выше внешнего давления. Другим аспектом обратимости является постепенное повышение внешнего давления; тогда как в необратимом состоянии внешнее давление постоянно.

2) Верно ли, что работа, совершаемая газом, одинакова, но внешнее давление в этих двух процессах разное?

Ответ: Нет. Работа, проделанная в обратимом, всегда больше, чем работа, проделанная в необратимом. Причина в том, что система должна работать против постепенного повышения внешнего давления в обратимом состоянии. В то время как внешнее давление постоянно, не возрастает в необратимом состоянии, следовательно, работа меньше. Среднее внешнее давление в обратимом процессе находится между P-начальным и P-конечным, тогда как внешнее давление является P-конечным в необратимом процессе.

3) Если Pext = работе, совершаемой газом, то как произойдет расширение, если они будут давить друг на друга с одинаковой силой?

Ответ: Давление газа при расширении не равное, а близкое к избыточному, несколько выше. Энергия давления (механическая/потенциальная) очень чувствительна по сравнению с температурной энергией (тепловой). Работа выполняется с небольшим перепадом давления. Это квазиравновесное явление.

В чем разница между обратимым и необратимым адиабатическим расширением?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v