Kulcskülönbség – Ciklikus vs megfordítható folyamat
A ciklikus folyamat és a visszafordítható folyamat a rendszer kezdeti és végső állapotára vonatkozik, miután egy munka befejeződött. A rendszer kezdeti és végső állapota azonban két különböző módon befolyásolja ezeket a folyamatokat. Például egy ciklikus folyamatban a kezdeti és a végső állapot megegyezik a folyamat befejezése után, de egy reverzibilis folyamatban a folyamat megfordítható, hogy megkapja a kezdeti állapotát. Ennek megfelelően a ciklikus folyamat reverzibilis folyamatnak tekinthető. De a reverzibilis folyamat nem feltétlenül ciklikus folyamat, csak egy folyamat, amely visszafordítható. Ez a legfontosabb különbség a ciklikus és a visszafordítható folyamatok között.
Mi az a ciklikus folyamat?
A ciklikus folyamat egy olyan folyamat, amelyben a rendszer visszatér ugyanabba a termodinamikai állapotba, mint ahogy elkezdte. Egy ciklikus folyamat teljes entalpiaváltozása nulla, mivel a végső és a kezdeti termodinamikai állapot nem változik. Más szóval, egy ciklikus folyamat belső energiaváltozása is nulla. Mert amikor egy rendszer ciklikus folyamaton megy keresztül, a kezdeti és a végső belső energiaszint egyenlő. A rendszer által ciklikus folyamatban végzett munka megegyezik a rendszer által elnyelt hővel.
Mi az a visszafordítható folyamat?
A visszafordítható folyamat egy olyan folyamat, amely visszafordítható, hogy elérje a kezdeti állapotot, még a folyamat befejezése után is. E folyamat során a rendszer termodinamikai egyensúlyban van a környezetével. Ezért nem növeli a rendszer vagy a környezet entrópiáját. Visszafordítható folyamat akkor hajtható végre, ha a teljes hő és a teljes munkacsere a rendszer és a környezet között nulla. Ez a természetben gyakorlatilag nem lehetséges. Ez egy hipotetikus folyamatnak tekinthető. Mert nagyon nehéz visszafordítható folyamatot elérni.
Mi a különbség a ciklikus és a visszafordítható folyamat között?
Definíció:
Ciklikus folyamat: Egy folyamatot ciklikusnak nevezünk, ha a rendszer kezdeti és végső állapota megegyezik egy folyamat végrehajtása után.
Reverzibilis folyamat: Egy folyamatot visszafordíthatónak nevezünk, ha a rendszer a folyamat befejezése után visszaállítható a kezdeti állapotába. Ez úgy történik, hogy végtelenül kicsi változtatást hajtunk végre a rendszer valamely tulajdonságában.
Példák:
Ciklikus folyamat: A következő példák ciklikus folyamatoknak tekinthetők.
- Tágulás állandó hőmérsékleten (T).
- Hő eltávolítása állandó térfogaton (V).
- Sűrítés állandó hőmérsékleten (T).
- Hő hozzáadása állandó térfogaton (V).
Reverzibilis folyamat: A visszafordítható folyamatok ideális folyamatok, amelyeket a gyakorlatban soha nem lehet megvalósítani. De vannak valós folyamatok, amelyek jó közelítésnek tekinthetők.
Példa: Carnot-ciklus (Nicolas Léonard Sadi Carnot által 1824-ben javasolt elméleti koncepció.
Feltételezések:
- A hengerben mozgó dugattyú mozgás közben nem hoz létre súrlódást.
- A dugattyú és a henger fala tökéletes hőszigetelő.
- A hőátadás nem befolyásolja a forrás vagy a nyelő hőmérsékletét.
- A munkafolyadék ideális gáz.
- A tömörítés és a bővítés megfordítható.
Tulajdonságok:
Ciklikus folyamat: A gázon végzett munka megegyezik a gáz által végzett munkával. Ráadásul a rendszer belső energiája és entalpiaváltozása ciklikus folyamatban nullával egyenlő.
Reverzibilis folyamat: Egy reverzibilis folyamat során a rendszer termodinamikai egyensúlyban van egymással. Ehhez a folyamatnak végtelenül rövid idő alatt kell végbemennie, és a rendszer hőtartalma állandó marad a folyamat során. Ezért a rendszer entrópiája állandó marad.
