Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Thermodynamische Prozesse

Thermodynamische Prozesse

Ein thermodynamischer Prozess ist die Entwicklung bestimmter Eigenschaften, die als thermodynamische Eigenschaften bezeichnet werden, in Bezug auf ein bestimmtes thermodynamisches System. Um einen thermodynamischen Prozess zu untersuchen, ist es erforderlich, dass sich das System am Anfangs- und Endpunkt des Prozesses im thermodynamischen Gleichgewicht befindet. das heißt, dass die Größen, die beim Übergang von einem Zustand zu einem anderen eine Variation erfahren, in ihrem Anfangs- und Endzustand vollständig definiert sein müssen.

Auf diese Weise können thermodynamische Prozesse als Ergebnis der Wechselwirkung eines Systems mit einem anderen interpretiert werden, nachdem einige Ligaturen zwischen ihnen eliminiert wurden, so dass die Systeme schließlich im Gleichgewicht sind (mechanisch, thermisch und / oder materiell).

Auf eine weniger abstrakte Weise kann ein thermodynamischer Prozess als die Veränderung eines Systems von den Anfangsbedingungen zu anderen Endbedingungen aufgrund seiner Destabilisierung angesehen werden.

Ein thermodynamischer Prozess kann reversibel oder irreversibel sein. Alle realen Transformationen sind irreversibel, da Reibungen nicht vollständig beseitigt werden können. Die Reversibilitätsbedingung ist daher nur eine theoretische Annäherung.

System im thermodynamischen Gleichgewicht

Ein thermodynamisches System befindet sich im Prinzip im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn die Hauptvariablen des Systems (dh Druck, Volumen und Temperatur) keine zusätzlichen zeitlichen Schwankungen erfahren.

In einem thermodynamischen Prozess tritt es in dem Moment auf, wenn sich zwei oder alle der vorherigen Variablen ändern. Beachten Sie, dass die Variation nur einer von ihnen unmöglich ist, da sie alle durch ein Verhältnis von inversem oder direktem Verhältnis miteinander verbunden sind. Diese thermodynamische Transformation wird das System zu einem anderen Gleichgewichtspunkt bringen.

Aus diesem Grund werden der Anfangs- und Endzustand einer Transformation durch zwei Wertepaare der drei Größen identifiziert, die den Zustand eines Körpers definieren: Druck, Volumen oder Temperatur.

Energieaustausch in einem thermodynamischen Prozess

In einem thermodynamischen Prozess können drei verschiedene Situationen hinsichtlich des Energieaustauschs auftreten:

  • Austausch von Arbeit, jedoch ohne Wärmeaustausch (für ein adiabatisches System: adiabatische Transformation)
  • Wärme austauschen, aber ohne Arbeit zu tauschen; (zum Beispiel für eine Isocora-Transformation)
  • Austausch von Arbeit und Wärme (zum Beispiel für eine isobare Umwandlung oder eine Isotherme)

Arten von thermodynamischen Prozessen

Für die Klassifizierung von Arten thermodynamischer Prozesse ist es oft interessant, die thermodynamischen Prozesse in Paaren zu gruppieren, in denen jede Variable, die konstant bleibt, Mitglied eines konjugierten Paars thermodynamischer Variablen ist.

Druck-Volumen

Das konjugierte Paar Druck-Volumen hat mit der Übertragung von mechanischer oder dynamischer Energie als Ergebnis der Arbeit zu tun.

  • Ein isobarer Prozess findet bei konstantem Druck statt. Mit anderen Worten, das System ist mit einer beweglichen Grenze dynamisch mit einer Ablagerung bei konstantem Druck verbunden. Wenn sich ein perfektes Gas isobar von einem Zustand A zu einem Zustand B entwickelt, folgen die zugehörige Temperatur und das Volumen dem Gesetz von Charles.
  • Ein isochorischer Prozess findet bei konstantem Volumen statt, so dass die vom System geleistete Arbeit Null ist. Dies bedeutet, dass der Prozess keine Druck-Volumen-Arbeit verrichtet. Daraus folgt, dass durch ein einfaches zweidimensionales System jegliche an das System übertragene Wärmeenergie in Form von innerer Energie absorbiert wird. Man kann sagen, dass das System durch eine starre Grenze dynamisch von der Umgebung isoliert ist.

Temperaturentropie

Das konjugierte Paar Temperatur-Entropie in einem thermodynamischen Prozess hat mit der Übertragung von Wärmeenergie durch Erwärmung zu tun.

  • Ein isothermer Prozess (oder isothermer Prozess) findet bei konstanter Temperatur statt. Mit anderen Worten ist das System durch eine wärmeleitende Grenze mit einem Konstanttemperaturspeicher thermisch verbunden.
  • Ein adiabatischer Prozess ist ein Prozess, bei dem keine Energie durch Erwärmen oder Abkühlen dem System hinzugefügt oder davon subtrahiert wird. Für einen reversiblen Prozess ist dies identisch mit einem isentropischen Prozess. Man kann sagen, dass das System von seiner Umgebung thermisch isoliert ist und dass seine Grenze ein Wärmeisolator ist. Wenn das System eine Entropie hat, die noch nicht ihren maximalen Gleichgewichtswert erreicht hat, steigt die Entropie an, selbst wenn das System thermisch isoliert ist.
  • Ein isentropischer Prozess findet bei konstanter Entropie statt. Für einen reversiblen Prozess ist dies identisch mit einem adiabatischen Prozess. Wenn das System eine Entropie hat, die den maximalen Gleichgewichtswert noch nicht erreicht hat, kann ein Kühlprozess erforderlich sein, um diesen Entropiewert aufrechtzuerhalten.

Chemisches Potenzial - Anzahl der Partikel

Die Prozesse der Abschnitte haben implizit angenommen, dass die Grenzen auch für Partikel unempfindlich sind. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Ränder starr und thermisch isoliert sind, jedoch für eine oder mehrere Arten von Partikeln durchlässig sind. Durch das chemische Potentialpaar - Anzahl der Teilchen werden diese Überlegungen beibehalten; Dieses konjugierte Paar hat mit der Übertragung von Energie durch die Übertragung von Partikeln zu tun.

  • In einem Prozess konstanten chemischen Potentials wird das System durch den Transfer von Partikeln mit einer durchlässigen Grenze zu den Partikeln verbunden.
  • Bei einem konstanten Teilchenzahlprozess wird keine Energie hinzugefügt oder durch Partikelübertragung vom System abgezogen. Man kann sagen, dass das System durch Übertragung von Partikeln aus seiner Umgebung durch eine durchlässige Grenze zu den Partikeln isoliert wird.
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Geändert am: 13. März 2019