Квазистатический процесс

Термодинамика
Классический тепловой двигатель Карно
ветви Классический Статистическая Химическая Квантовая термодинамика Равновесие  / Неравновесие
Законы Zeroth Первый Второй В третьих
Системы Закрытая система Изолированная система Состояние Уравнение состояния Идеальный газ Настоящий газ Состояние вопроса Фаза (материя) Равновесие Контрольный объем Инструменты Процессы Изобарический Изохорический Изотермический Адиабатический Изэнтропический Изентальпический Квазистатический Политропный Бесплатное расширение Обратимость Необратимость Необратимость Циклы Тепловые двигатели Тепловые насосы Термический КПД
Свойства системы Примечание: Сопряженные переменные в курсивом Диаграммы свойств Интенсивные и обширные свойства Функции процесса Работа Высокая температура Функции государства Температура  / энтропия  ( введение ) Давление  / Объем Химический потенциал  / число частиц Качество пара Сниженные свойства
Свойства материала Базы данных недвижимости Удельная теплоемкость  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Сжимаемость  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Термическое расширение  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Уравнения Теорема Карно Теорема Клаузиуса Фундаментальное отношение Закон идеального газа Максвелл отношения Онсагер взаимные отношения Уравнения Бриджмена Таблица термодинамических уравнений
Возможности Свободная энергия Свободная энтропия Внутренняя энергия ${\displaystyle U(S,V)}$ Энтальпия ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Свободная энергия Гельмгольца ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Свободная энергия Гиббса ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
История Культура История Общий Энтропия Газовые законы Машины "вечный двигатель" Философия Энтропия и время Энтропия и жизнь Броуновская трещотка Демон Максвелла Парадокс тепловой смерти Парадокс лошмидта Синергетика Теории Теория калорийности Теория тепла Vis viva («живая сила») Механический эквивалент тепла Сила мотивации Ключевые публикации " Экспериментальное исследование ... тепла " « О равновесии неоднородных веществ » « Размышления о движущей силе огня » Сроки Термодинамика Тепловые двигатели Искусство Образование Термодинамическая поверхность Максвелла Энтропия как рассеивание энергии
Ученые Бернулли Больцман Карно Клапейрон Клаузиус Каратеодори Duhem Гиббс фон Гельмгольц Джоуль Максвелл фон Майер Онсагер Ренкин Смитон Шталь Томпсон Томсон ван дер Ваальс Waterston
Другой Зарождение Самостоятельная сборка Самоорганизация Порядок и беспорядок
Книга Категория
v т е

В термодинамике , квазистатический процесс (также известный как квазиравновесие , от латинского квази , что означает «как если бы» ^[1] ), является термодинамическим процессом , который происходит достаточно медленно для системы , чтобы оставаться во внутреннем равновесии . Примером этого является квазистатическое сжатие, когда объем системы изменяется с достаточно медленной скоростью, чтобы давление оставалось равномерным и постоянным во всей системе. ^[2] Такой процесс представляет собой последовательность состояний равновесия, и его характерной чертой является бесконечная медленность. ^[3]

Только в квазистатическом процессе мы можем определить интенсивные величины (такие как давление, температура , удельный объем , удельная энтропия ) системы в каждый момент в течение всего процесса; в противном случае, поскольку внутреннее равновесие не устанавливается, разные части системы будут иметь разные значения этих величин.

Любой обратимый процесс - квазистатический. Однако квазистатические процессы, связанные с производством энтропии , необратимы. Примером необратимого квазистатического процесса является сжатие системы с поршнем, подверженным трению ; хотя система всегда находится в тепловом равновесии, трение обеспечивает генерацию диссипативной энтропии, что прямо противоречит определению обратимости. В качестве альтернативы можно сказать, что трение будет генерировать тепло и диссипативную энтропию только в том случае, если движение поршня не будет бесконечно медленным. Ярким примером процесса, который даже не является квазистатическим, является медленный теплообмен.между двумя телами при двух конечно различных температурах, где скорость теплообмена контролируется приблизительно адиабатическим разделением между двумя телами - в этом случае, независимо от того, насколько медленно происходит процесс, состояния составной системы, состоящей из двух тел далека от равновесия, поскольку тепловое равновесие для этой составной системы требует, чтобы два тела имели одинаковую температуру.

В литературе существует некоторая двусмысленность относительно различия между квазистатическими и обратимыми процессами, поскольку их иногда принимают как синонимы. Причина в теореме о том, что любой обратимый процесс также является квазистатическим, хотя (как мы проиллюстрировали выше) обратное неверно. В практических ситуациях важно проводить различие между ними: любой инженер не забудет включить трение при вычислении генерации диссипативной энтропии, поэтому на практике нет обратимых процессов. Приведенное выше определение ближе к интуитивному пониманию слова «квази» (как если бы) «статический» и остается технически отличным от обратимых процессов.

PV-Работа в различных квазистатических процессах [ править ]

1. Постоянное давление: изобарические процессы ,

   ${\displaystyle W_{1-2}=\int PdV=P(V_{2}-V_{1})}$

2. Постоянный объем: изохорические процессы ,

   ${\displaystyle W_{1-2}=\int PdV=0}$

3. Постоянная температура: изотермические процессы ,

   ${\displaystyle W_{1-2}=\int PdV,}$где P зависит от V через , поэтому${\displaystyle \quad PV=P_{1}V_{1}=C}$

   ${\displaystyle W_{1-2}=P_{1}V_{1}\ln {\frac {V_{1}}{V_{2}}}}$

4. Политропные процессы ,

   ${\displaystyle W_{1-2}={\frac {P_{1}V_{1}-P_{2}V_{2}}{n-1}}}$

См. Также [ править ]

• Энтропия
• Обратимый процесс (термодинамика)

Ссылки [ править ]