Nøgleforskel - cyklisk vs reversibel proces
Cyklisk proces og reversibel proces vedrører et systems indledende og endelige tilstande, efter at et arbejde er afsluttet. Systemets indledende og endelige tilstand påvirker dog disse processer på to forskellige måder. For eksempel i en cyklisk proces er den indledende og den endelige tilstand identisk efter afslutningen af processen, men i en reversibel proces kan processen vendes for at få sin oprindelige tilstand. Følgelig kan en cyklisk proces betragtes som en reversibel proces. Men en reversibel proces er ikke nødvendigvis en cyklisk proces, den er kun en proces, der er i stand til at blive vendt. Dette er nøgleforskellen mellem en cyklisk og reversibel proces.
Hvad er cyklisk proces?
Den cykliske proces er en proces, hvor systemet vender tilbage til den samme termodynamiske tilstand, som det startede. Den samlede entalpiændring i en cyklisk proces er lig med nul, da der ikke er nogen ændring i den endelige og den indledende termodynamiske tilstand. Med andre ord er den interne energiforandring i en cyklisk proces også nul. Fordi når et system gennemgår en cyklisk proces, er de indledende og endelige interne energiniveauer lige. Arbejdet udført af systemet i en cyklisk proces er lig med varmen, der absorberes af systemet.
Hvad er reversibel proces?
En reversibel proces er en proces, der kan vendes for at få sin oprindelige tilstand, selv efter at processen er afsluttet. Under denne proces er systemet i termodynamisk ligevægt med omgivelserne. Derfor øger det ikke systemets entropi eller omgivelserne. En reversibel proces kan udføres, hvis den samlede varme og den samlede arbejdsudveksling mellem systemet og omgivelserne er nul. Dette er ikke praktisk muligt i naturen. Det kan betragtes som en hypotetisk proces. Fordi det er virkelig svært at opnå en reversibel proces.
Hvad er forskellen mellem cyklisk og reversibel proces?
Definition:
Cyklisk proces: En proces siges at være cyklisk, hvis den oprindelige tilstand og den endelige tilstand for et system er identiske efter udførelse af en proces.
Reversibel proces: En proces siges at være reversibel, hvis systemet kan gendannes til sin oprindelige tilstand, efter at processen er afsluttet. Dette gøres ved at foretage en uendelig minimal ændring i systemets egenskaber.
Eksempler:
Cyklisk proces: Følgende eksempler kan betragtes som cykliske processer.
- Ekspansion ved konstant temperatur (T).
- Fjernelse af varme ved konstant volumen (V).
- Kompression ved konstant temperatur (T).
- Tilsætningen af varme ved konstant volumen (V).
Reversibel proces: Reversible processer er ideelle processer, der aldrig kan opnås praktisk. Men der er nogle reelle processer, der kan betragtes som gode tilnærmelser.
Eksempel: Carnot-cyklus (et teoretisk koncept foreslået af Nicolas Léonard Sadi Carnot i 1824.
Antagelser:
- Stemplet, der bevæger sig i cylinderen, skaber ingen friktion under bevægelse.
- Vægge i stempel og cylinder er perfekte varmeisolatorer.
- Overførslen af varmen påvirker ikke temperaturen på kilden eller vasken.
- Arbejdsvæske er en ideel gas.
- Kompression og ekspansion er reversibel.
Ejendomme:
Cyklisk proces: Arbejdet på gassen er lig med det arbejde, der udføres af gassen. Desuden er den indre energi og entalpiændringen i systemet lig med nul i en cyklisk proces.
Reversibel proces: Under en reversibel proces er systemet i termodynamisk ligevægt med hinanden. Til det skulle processen ske på uendelig kort tid, og systemets varmeindhold forbliver konstant under processen. Derfor forbliver systemets entropi konstant.
Billede med tilladelse:
1. "Stirling Cycle" af Zephyris på den engelsksprogede Wikipedia. [CC BY-SA 3.0] via Commons
2. "Carnot heat engine 2" af Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Eget arbejde [Public Domain] via Commons
