Różnica między procesem cyklicznym a odwracalnym

Kluczowa różnica - proces cykliczny vs odwracalny
 

Proces cykliczny i proces odwracalny odnoszą się do początkowych i końcowych stanów systemu po zakończeniu pracy. Jednak początkowe i końcowe stany systemu wpływają na te procesy na dwa różne sposoby. Na przykład w procesie cyklicznym początkowe i końcowe stany są identyczne po zakończeniu procesu, ale w procesie odwracalnym proces można odwrócić, aby uzyskać jego stan początkowy. Odpowiednio, proces cykliczny można uznać za proces odwracalny. Ale proces odwracalny niekoniecznie jest procesem cyklicznym, jest to tylko proces, który można odwrócić. To jest kluczowa różnica między cykliczny i odwracalny proces.

Co to jest proces cykliczny?

Proces cykliczny jest proces, w którym system powraca do tego samego stanu termodynamicznego, co zaczął. Ogólna zmiana entalpii w procesie cyklicznym jest równa zero, ponieważ nie ma zmiany w końcowym i początkowym stanie termodynamicznym. Innymi słowy, wewnętrzna zmiana energii w procesie cyklicznym również wynosi zero. Ponieważ, gdy system przechodzi cykliczny proces, początkowy i końcowy poziom energii wewnętrznej jest równy. Praca wykonana przez system w procesie cyklicznym jest równa ciepłu pochłoniętemu przez system.

Co to jest proces odwracalny?

Proces odwracalny to proces, który można odwrócić, aby uzyskać jego stan początkowy, nawet po zakończeniu procesu. Podczas tego procesu układ jest w równowadze termodynamicznej z otoczeniem. Dlatego nie zwiększa entropii systemu ani otoczenia. Proces odwracalny można wykonać, jeśli całkowite ciepło i ogólna wymiana pracy między systemem a otoczeniem jest równa zero. Z natury nie jest to praktycznie możliwe. Można to uznać za proces hipotetyczny. Ponieważ naprawdę trudno jest osiągnąć odwracalny proces.

Jaka jest różnica między procesem cyklicznym a odwracalnym?

Definicja:

Proces cykliczny: Mówi się, że proces jest cykliczny, jeśli stan początkowy i końcowy systemu są identyczne po wykonaniu procesu.

Proces odwracalny: Mówi się, że proces jest odwracalny, jeśli system można przywrócić do stanu początkowego po zakończeniu procesu. Odbywa się to poprzez dokonanie nieskończenie małej zmiany w niektórych właściwościach systemu.

Przykłady:

Proces cykliczny: Poniższe przykłady można uznać za procesy cykliczne.

• Ekspansja w stałej temperaturze (T).
• Usuwanie ciepła przy stałej objętości (V).
• Kompresja w stałej temperaturze (T).
• Dodatek ciepła przy stałej objętości (V).

Proces odwracalny: Procesy odwracalne to procesy idealne, których praktycznie nigdy nie można osiągnąć. Ale istnieją pewne rzeczywiste procesy, które można uznać za dobre przybliżenia.

Przykład: Cykl Carnota (teoretyczna koncepcja zaproponowana przez Nicolasa Léonarda Sadi Carnota w 1824 r.

Założenia:

• Tłok poruszający się w cylindrze nie powoduje tarcia podczas ruchu.
• Ściany tłoka i cylindra są idealnymi izolatorami ciepła.
• Przenoszenie ciepła nie wpływa na temperaturę źródła lub pochłaniacza.
• Płyn roboczy jest idealnym gazem.
• Kompresja i rozbudowa są odwracalne.

Nieruchomości: 

Proces cykliczny:  Praca wykonana na gazie jest równa pracy wykonanej przez gaz. Ponadto energia wewnętrzna i zmiana entalpii w układzie jest równa zeru w procesie cyklicznym.

Proces odwracalny: Podczas procesu odwracalnego układ znajduje się w równowadze termodynamicznej. W tym celu proces powinien przebiegać w nieskończenie krótkim czasie, a zawartość ciepła w układzie pozostaje stała podczas procesu, dlatego entropia układu pozostaje stała.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Cykl Stirlinga” Zephyrisa z angielskojęzycznej Wikipedii. [CC BY-SA 3.0] przez Commons

2. „Carnot heat engine 2” autorstwa Erica Gaby (Sting - fr: Sting) - Praca własna [domena publiczna] przez Commons