6,Круговой процесс(цикл) Обратимые и необратимые процессы

Круговым процессом (или циклом) наз-я процесс, при кот-м система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диагр-е процессов цикл изобр-ся замкнутой кривой (рис.84). Цикл, совершаемый ид-м газом, можно разбить на процессы расш-я (1—2) и сжатия (2—1) газа. Работа расш-я (определ-я площадью фигуры 1a2V₂V₁1) полож-а (dV>0), работа сжатия (определ-я площадью фигуры 2b1V₁V₂2) отр-а (dV<0), След-о, работа, совершаемая газом за цикл, определ-я площадью, охватываемой замкнутой кривой. Если за цикл совер-ся положительная ра­бота (цикл по часовой стрелке), то он наз-я пря­мым (рис. 84, а), если за цикл совершается отриц работа (цикл протекает против часовой стрел­ки), то он называется обратным (рис. 84,б).Прямой цикл используется в тепловых двигателях — периодически действ-х двигателях, совершающих работу за счет полученной извне теплоты. Обратный циклиспользуется в холодильных машинах — периодически действующих установках, в кот за счет работы внешних сил теплота переносится к телу с более высо­кой темп-й.В результате кругового процесса система возвращается в исходное состоя­ние и, следовательно, полное изменение внутр-й энергии газа =0. По­этому 1-е начало термодинамики (51.1) для кругового процессаQ=U+A=A, (56.1)т. е. работа, совершаемая за цикл, равна кол-у получй извне теплоты. Однако в р-те кругового процесса система может теплоту как получать, так и отдавать, поэтомуQ=Q₁-Q₂,где Q₁— кол-о теплоты, полученное системой, q₂— кол-о теплоты, от­данное системой. Поэтому термический коэффициент полезного действия для кругового процессаТермодинам-ий процесс наз-сяобратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направле­нии, причем если такой процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвр-я в исходное сос-е, то в окружающей среде и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, не удовл-й этим условиям, является необратимым.Любой равновесный процесс явл-я обратимым. Обратимость равновесного процесса, проис-го в системе, следует из того, что ее любое промежуточное состояние есть сост-е термо-го равновесия; для него «безразлично», идет процесс в прямом или обратном направлении. Реальные процессы сопровождаются диссипацией энергии (из-за трения, теплопроводности и т.д.), которая нами не обсуждается. Обратимые процессы — это идеализация реальных процес­сов. Их расс-е важно по 2-м причинам: 1) многие процессы в природе и технике практически обратимы; 2) обратимые процессы являются наиболее эконо­мичными; имеют максимальный термический КПД, что позволяет указать пути повышения к. п. д. реальных тепловых двигателей.

7.Энтропия , её статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью

Понятие энтропии введено в 1865г. Р. Клаузиусом. Для выяснения физическо­го содержания этого понятия рассматри­вают отношение теплоты Q, полученной телом в изотермическом процессе, к темпе­ратуре Т теплоотдающего тела, называе­мое приведенным количеством теплоты.

Приведенное количество теплоты, со­общаемое телу на бесконечно малом участке процесса, равно Q/T. Строгий теоретический анализ показывает, что приведенное количество теплоты, сообща­емое телу в любом обратимом круговом процессе, равно нулю:

Из равенства нулю интеграла (57.1), взя­того по замкнутому контуру, следует, что подынтегральное выражение Q/T есть полный дифференциал некоторой фун­кции, которая определяется только состоя­нием системы и не зависит от пути, каким система пришла в это состояние. Таким образом,

Функция состояния, дифференциалом ко­торой является Q/T, называется энтро­пией и обозначается S.