Бул макалада термодинамикалык процесстерди карайбыз. Келгиле, алардын сорттору жана сапаттык мүнөздөмөлөрү менен таанышалы, ошондой эле баштапкы жана акыркы чекиттерде бирдей параметрлерге ээ болгон тегерек процесстердин кубулушун изилдейли.
Кириш
Термодинамикалык процесстер – бүт системанын термодинамикасында макроскопиялык өзгөрүү болгон кубулуш. Баштапкы жана акыркы абалдын ортосунда айырмачылыктын болушу элементардык процесс деп аталат, бирок бул айырма чексиз аз болушу зарыл. Бул көрүнүш пайда болгон мейкиндиктин аймагы жумушчу орган деп аталат.
Туруктуулуктун түрүнө карап, тең салмактуулук менен тең салмаксыздыкты айырмалоого болот. Тең салмактуулук механизми – бул система агып өткөн бардык типтеги абалдардын тең салмактуулук абалына байланыштуу процесси. Мындай процесстердин ишке ашырылышы өзгөрүү бир топ жай жүргөндө, же башкача айтканда, кубулуш квазистатикалык мүнөздө болгондо болот.
Феномендержылуулук түрү кайра жана кайтарымсыз термодинамикалык процесстерге бөлүнөт. Реверсивдүү механизмдер – ошол эле аралык абалдарды колдонуу менен процессти тескери багытта жүргүзүү мүмкүнчүлүгү ишке ашырылган механизмдер.
Адиабаттык жылуулук өткөрүмдүүлүк
Жылуулук берүүнүн адиабаттык жолу – макрокосмостун масштабында жүрүүчү термодинамикалык процесс. Дагы бир өзгөчөлүгү - айланадагы мейкиндик менен жылуулук алмашуунун жоктугу.
Бул процесстин масштабдуу изилдөөлөрү XVIII кылымдын башына туура келет.
Процесстердин адиабаттык түрлөрү политропикалык форманын өзгөчө учуру. Бул бул түрдө газ жылуулук сыйымдуулугу нөлгө барабар экенине байланыштуу, ал туруктуу маанини билдирет. Убакыттын бардык моменттеринин тең салмактуулук чекити болгондо гана мындай процессти артка кайтарууга болот. Бул учурда энтропия индексинин өзгөрүүсү байкалбайт же өтө жай жүрөт. Бир катар авторлор адиабаттык процесстерди реверсивдүү процесстерде гана тааныйт.
Адиабаттык кубулуш түрүндөгү идеалдуу типтеги газдын термодинамикалык процесси Пуассон теңдемесин сүрөттөйт.
Изохорикалык система
Изохоралык механизм – бул туруктуу көлөмгө негизделген термодинамикалык процесс. Ал туруктуу көлөмдөгү идиште жетиштүү ысытылган газдарда же суюктуктарда байкалат.
Идеал газдын изохоралык формадагы термодинамикалык процесси молекулаларга мүмкүндүк береттемпературага карата пропорцияларды сактоо. Бул Чарльздын мыйзамына байланыштуу. Чыныгы газдар үчүн илимдин бул догмасы колдонулбайт.
Изобар системасы
Изобарикалык система сырттагы туруктуу басымдын катышуусунда пайда болгон термодинамикалык процесс катары берилген. I.p. агым системанын ичиндеги басымды туруктуу жана тышкы басымга ылайыктуу деп эсептөөгө мүмкүндүк берүүчү жетиштүү жай темп менен, кайра кайтарылуучу деп эсептелиши мүмкүн. Ошондой эле, мындай кубулуштарга жогоруда айтылган процесстин өзгөрүүсү төмөн ылдамдыкта жүрүп жаткан учур кирет, бул басымдын константасын кароого мүмкүндүк берет.
I.p. жылуулук dQ менен камсыздалган (же алынып салынган) системада мүмкүн. Бул үчүн Pdv ишин кеңейтүү жана энергиянын ички түрүн өзгөртүү зарыл dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Энтропия деңгээлинин өзгөрүүсү – dS, T – температуранын абсолюттук мааниси.
Изобарикалык системадагы идеал газдардын термодинамикалык процесстери көлөмдүн температурага пропорционалдыгын аныктайт. Чыныгы газдар энергиянын орточо түрүн өзгөртүү үчүн белгилүү бир жылуулукту колдонушат. Мындай кубулуштун иши сырткы басымдын жана көлөмдүн өзгөрүшүнүн продуктусуна барабар.
Изотермиялык кубулуш
Негизги термодинамикалык процесстердин бири анын изотермикалык формасы. Ал туруктуу температурада физикалык системаларда болот.
Бул көрүнүштү ишке ашыруу үчүнсистемасы, эреже катары, чоң жылуулук өткөрүмдүүлүк менен, термостат өткөрүлүп берилет. Жылуулуктун өз ара алмашуу процессинин ылдамдыгын басып өтүү үчүн жетиштүү ылдамдыкта жүрөт. Системанын температурасынын деңгээли термостаттын көрсөткүчтөрүнөн дээрлик айырмаланбайт.
Ошондой эле термометрлердин жардамы менен температуранын туруктуулугун контролдоочу жылуулук кабылткычтарды жана (же) булактарды колдонуу менен изотермикалык мүнөздөгү процессти жүргүзүүгө болот. Бул кубулуштун эң кеңири тараган мисалдарынын бири суюктуктардын туруктуу басым астында кайноо болуп саналат.
Изентропиялык кубулуш
Жылуулук процесстеринин изонтропиялык формасы туруктуу энтропия шартында жүрөт. Термикалык мүнөздөгү механизмдерди кайра жаралуучу процесстер үчүн Клаузиус теңдемесин колдонуу менен алууга болот.
Кайтма адиабаттык процесстерди гана изонтропиялык деп атоого болот. Клаузиус теңсиздиги бул жерге жылуулук кубулуштарынын кайтпас түрлөрүн кошууга болбойт деп айтылат. Ал эми энтропиянын туруктуулугун, эгерде энтропия боюнча термодинамикалык процессте иш ошол замат жок кылынгандай кылып жасалса, кайтпас жылуулук кубулушта да байкоого болот. Термодинамикалык диаграммаларды карап, изонтроптук процесстерди чагылдырган сызыктарды адиабаттар же изонтроптар деп атоого болот. Көбүнчө алар кайра кайтарылгыс мүнөздөгү процессти мүнөздөгөн диаграммада сызыктарды туура чагылдыра албагандыктан келип чыккан биринчи атка кайрылышат. Изентроптук процесстерди түшүндүрүү жана андан ары эксплуатациялоо чоң мааниге ээ.баалуулук, анткени ал көбүнчө максаттарга, практикалык жана теориялык билимдерге жетүү үчүн колдонулат.
Исентальпиялык процесстин түрү
Изентальпия процесси – туруктуу энтальпиянын катышуусунда байкалган жылуулук кубулушу. Анын индикаторунун эсептөөлөрү формуланын аркасында жүргүзүлөт: dH=dU + d(pV).
Энтальпия – системанын өзүнүн тескери абалына кайтканда өзгөрүүлөр байкалбаган жана ошого жараша нөлгө барабар болгон системаны мүнөздөө үчүн колдонула турган параметр.
Жылуулук берүүнүн изентальпиялык кубулушу, мисалы, газдардын термодинамикалык процессинде көрүнүшү мүмкүн. Качан молекулалар, мисалы, этан же бутан, тешиктүү түзүлүштөгү бөлүктөр аркылуу «кысып» өтүп, газ менен айланадагы жылуулуктун ортосунда жылуулук алмашуу байкалбайт. Муну ультра төмөн температураларды алуу процессинде колдонулган Джоуль-Томсон эффектинен байкоого болот. Изентальпиялык процесстер энергияны текке кетирбестен чөйрөдөгү температураны төмөндөтүүгө мүмкүндүк бергендиктен баалуу.
Политропикалык форма
Политроптук процесстин мүнөздөмөсү – бул системанын физикалык параметрлерин өзгөртүү, бирок жылуулук сыйымдуулук индексин (С) туруктуу калтыруу. Бул формада термодинамикалык процесстерди чагылдырган диаграммалар политроптук деп аталат. Реверсибилдүүлүктүн эң жөнөкөй мисалдарынын бири идеалдуу газдарда чагылдырылган жана төмөнкү теңдеме аркылуу аныкталат: pV =const. P - басым көрсөткүчтөрү, V - газдын көлөмдүк мааниси.
Процесс шакеги
Термодинамикалык системалар жана процесстер тегерек формадагы циклдерди түзүшү мүмкүн. Алар ар дайым дененин абалын баалоочу баштапкы жана акыркы параметрлери бирдей көрсөткүчтөргө ээ. Мындай сапаттык мүнөздөмөлөргө мониторинг басымы, энтропия, температура жана көлөм кирет.
Термодинамикалык цикл жылуулукту механикалык ишке айландырган реалдуу жылуулук механизмдеринде пайда болгон процесстин моделинин туюнтмасында кездешет.
Жумушчу орган ар бир мындай машинанын компоненттеринин бир бөлүгү болуп саналат.
Термодинамикалык процесс алдыга да, артка да жолдору бар цикл катары берилген. Анын орду жабык системада жатат. Системанын энтропиясынын жалпы коэффициенти ар бир циклдин кайталанышы менен өзгөрбөйт. Жылуулук берүү жылытуу же муздаткыч аппарат менен жумушчу суюктуктун ортосунда гана ишке ашкан механизм үчүн, Карно цикли менен гана кайтарымдуулук мүмкүн.
Бир катар башка циклдик кубулуштар бар, алар жылуулуктун кошумча резервуарын киргизүүгө жеткенде гана артка кайтарылышы мүмкүн. Мындай булактар регенераторлор деп аталат.
Регенерация жүрүп жаткан термодинамикалык процесстердин анализи алардын бардыгы Рейтлингер циклинде кеңири таралганын көрсөтөт. Кайтарылып туруучу цикл эң жогорку эффективдүүлүккө ээ экени бир катар эсептөөлөр жана эксперименттер менен далилденген.
