Вопрос 11

В современной физике существует следующая классификация термодинамических систем по признаку их возможности обмена энергией и веществом с окружающей средой или с другими системами : а) Система открытая, если возможен обмен энергией и веществом. б) Система закрытая, если обмен энергией возможен, а обмен веществом невозможен. Закрытые системы дополнительно подразделяются по признаку возможности осуществления энергообмена следующим образом: а) Система замкнутая, если энергообмен возможен, но невозможен обмен с внешней средой путем совершения механической работы. б) Система изолированная, если невозможен обмен системы с окружающей средой ни энергией, ни веществом. в) Система адиабатная, если полностью отсутствует теплообмен системы с окружающей средой. В адиабатной системе возможен как обратимый, так и необратимый адиабатный процесс. Обратимый адиабатный процесс называется также изоэнтропийным процессом, что подчеркивает постоянство энтропии в адиабатной системе. А постоянство энтропии означает отсутствие необратимых диссипативных потерь энергии. определение физической системы, принятое в современной физике, ограничивается лишь статической составляющей физических систем. Соответственно, и современная термодинамика рассматривает только квазистатические обратимые процессы. Поэтому в термине “термодинамические системы“, как его понимают сегодня, присутствие второй половины слова “динамические“ следует поставить под вопрос, так как слово “динамика“ обычно связано с движением и, следовательно, с необратимыми диссипативными потерями. Систематизация физических величин, основанная на принципах энергодинамики, не может ограничиться вышеприведенной классификацией термодинамических систем. Потому что в указанной классификации не учитываются ни динамика энергообмена между системой и окружающей средой, ни необратимые диссипативные потери. Таким образом, физические системы, как более обобщающее понятие по сравнению с термодинамическими системами, нуждаются в дополнительной классификации. Она рассмотрена на странице, посвященной классификации физических систем.

4.2.1.Изохорный процесс (v=const)

Такой процесс может совершаться рабочим телом, находящимся в цилиндре при неподвижном поршне, если к рабочему телу подводится теплота от источника теплоты (см. рис. 4.1) или отводится теплота от рабочего тела к холодильнику. При изохорном процессе выполняется условие dv=0 или v=const. Уравнение изохорного процесса получим из уравнения состояния идеального газа (см. &1.6) при v=const. В pv-координатах график процесса представляет собой прямую линию, параллельную оси p. Изохорный процесс может протекать с повышением давления (процесс 1-2) и с понижением (процесс 1-2’).

З

Рис. 4.1. График изохорного процесса в p-v координатах

апишем для точек 1 и 2 уравнения состояния: p₁·v=R·T₁; p₂·v=R·T₂. Следовательно, для изохорного процесса

(4.6)

Приращение внутренней энергии газа

(4.7)

Работа газа

так как dv=0.

Энтальпия газа i_v=u+p·v, а di_v=du+d(p·v)=du+p·dv+v·dp=du+v·dp. Поэтому

(4.8)

Энтропия

4.2.2.Изобарный процесс (p=const)

В p-v координатах график процесса представляет собой прямую линию параллельную оси v (рис. 4.2). Изобарный процесс может протекать с увеличением объёма (процесс 1-2) и с уменьшением (процесс 1-2’).

4.2.3.Изотермический процесс (T=const)

В p-v координатах график процесса изображается равнобокой гиперболой (рис. 4.3). Изотермический процесс может протекать как с увеличением объёма, так и с уменьшением объёма