Klíčový rozdíl - cyklický vs reverzibilní proces
Cyklický proces a reverzibilní proces se vztahují k počátečním a konečným stavům systému po dokončení práce. Počáteční a konečný stav systému však tyto procesy ovlivňují dvěma různými způsoby. Například v cyklickém procesu jsou počáteční a konečný stav po dokončení procesu identické, ale v reverzibilním procesu může být proces obrácen, aby získal svůj počáteční stav. Cyklický proces lze tedy považovat za reverzibilní proces. Reverzibilní proces však nemusí být nutně cyklický proces, je to pouze proces, který je možné zvrátit. To je klíčový rozdíl mezi cyklickým a reverzibilním procesem.
Co je to cyklický proces?
Cyklický proces je proces, při kterém se systém vrací do stejného termodynamického stavu, v jakém byl spuštěn. Celková změna entalpie v cyklickém procesu se rovná nule, protože v konečném a počátečním termodynamickém stavu nedojde ke změně. Jinými slovy, změna vnitřní energie v cyklickém procesu je také nulová. Protože když systém prochází cyklickým procesem, počáteční a konečná úroveň vnitřní energie jsou stejné. Práce vykonaná systémem v cyklickém procesu se rovná teplu absorbovanému systémem.
Co je reverzibilní proces?
Reverzibilní proces je proces, který lze obrátit, aby získal svůj počáteční stav, a to i po dokončení procesu. Během tohoto procesu je systém v termodynamické rovnováze se svým okolím. Proto nezvyšuje entropii systému ani okolí. Reverzibilní proces lze provést, pokud je celkové teplo a celková výměna práce mezi systémem a okolím nulová. V přírodě to není prakticky možné. Lze to považovat za hypotetický proces. Protože je skutečně obtížné dosáhnout reverzibilního procesu.
Jaký je rozdíl mezi cyklickým a reverzibilním procesem?
Definice:
Cyklický proces: O procesu se říká, že je cyklický, pokud je počáteční stav a konečný stav systému stejný, po provedení procesu.
Reverzibilní proces: O procesu se říká, že je reverzibilní, pokud lze systém po dokončení procesu obnovit do původního stavu. Děje se to provedením nekonečně malé změny v některých vlastnostech systému.
Příklady:
Cyklický proces: Následující příklady lze považovat za cyklické procesy.
- Expanze při konstantní teplotě (T).
- Odvod tepla při stálém objemu (V).
- Komprese při konstantní teplotě (T).
- Přidání tepla při konstantním objemu (V).
Reverzibilní proces: Reverzibilní procesy jsou ideální procesy, kterých nikdy nelze dosáhnout prakticky. Existují však některé skutečné procesy, které lze považovat za dobrou aproximaci.
Příklad: Carnotův cyklus (teoretický koncept navržený Nicolasem Léonardem Sadi Carnotem v roce 1824.
Předpoklady:
- Píst pohybující se ve válci nevytváří během pohybu žádné tření.
- Stěny pístu a válce jsou dokonalými tepelnými izolátory.
- Přenos tepla nemá vliv na teplotu zdroje nebo jímky.
- Pracovní tekutina je ideální plyn.
- Komprese a expanze jsou reverzibilní.
Vlastnosti:
Cyklický proces: Práce na plynu se rovná práci na plynu. Navíc se vnitřní energie a změna entalpie v systému rovnají nule v cyklickém procesu.
Reverzibilní proces: Během reverzibilního procesu je systém navzájem v termodynamické rovnováze. K tomu by měl proces probíhat v nekonečně malém čase a tepelný obsah systému zůstává během procesu konstantní. Proto entropie systému zůstává konstantní.
Obrázek se svolením:
1. „Stirlingův cyklus“od Zephyrise na Wikipedii v anglickém jazyce. [CC BY-SA 3.0] prostřednictvím Commons
2. „Carnotův tepelný motor 2“od Erica Gaby (Sting - fr: Sting) - vlastní práce [Public Domain] přes Commons
