Термодинамический процесс
Изменение состояния термодинамической системы вследствие воздействия на нее внешней среды называется термодинамическим процессом. При этом происходит последовательное изменение параметров рабочего тела.
Процесс, состоящий из непрерывного ряда последовательных равновесных состояний, называется равновесным процессом. Каждое из таких состояний, будучи равновесным, может быть описана уравнением состояния.
Для того чтобы при переходе термодинамической системы из одного состояния в другое все промежуточные состояния могли рассматриваться как равновесные, такой процесс должен проходить очень медленно. Процесс, не удовлетворяющий этому требованию, неравновесный.
Любой процесс в той или иной степени неравновесный. Например, при движении поршня в цилиндре процесс протекает довольно быстро и поэтому не выполняется условие его равновесности. Равновесные процессы – обратимые.
а – процесс расширения, б – круговой процесс
Рис. 1.1 – Термодинамический процесс в pv–координатах
Термодинамический процесс, который может протекать через одни и те же равновесные состояния как в прямом А–В, так и в обратном В–А направлении, называется обратимым (рисунок 1.1).
Для протекания обратимого процесса необходимо, во–первых, обеспечение теплового и механического равновесия, т.е. равенство для каждого состояния температуры и давления рабочего тела и окружающей среды; во–вторых, отсутствие трения, завихрений и других односторонне направленных (необратимых) процессов. Хотя реально протекающие процессы необратимы, изучение обратимых процессов имеет немаловажное практическое значение. Они служат для оценки степени совершенства реальных (необратимых) процессов. Кроме того, сопоставление необратимых процессов с обратимыми позволяет выявить пути повышения эффективности первых (например, КПД тепловых двигателей).
Процесс, в результате которого рабочее тело возвращается в исходное состояние, называется круговым процессом, или циклом. Обратимый цикл образуется только из обратимых процессов (рисунок 1.1,б).