ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Равновесные и необратимые процессы из "Правило фаз Издание 2" Для того чтобы разобраться в смысле найденных выражений для работ расширения, рассмотрим простейший пример изобарического расширения. Допустим, что имеется два очень больших сосуда, заполненных идеальным газом (рис. 3). В левом — давление рь в правом — давление рг, причем Р1 р2- Сосуды соединены трубкой с поршнем, который может перемещаться без всякого трения. Самопроизвольное движение поршня возможно лишь слева направо, так как р больше рг- Оценим работу, которую совершает поршень, перемещаясь из положения 1 в положение 2, т. е. проходя объем трубки Лу. [c.20] Совершенная работа определяется количеством энергии, затраченной на преодоление того или иного сопротивления. В данном случае, двигаясь направо, поршень преодолевает давление рг, а потому работа, которую он совершает, равна РгДу. Мы принимаем, что давления рх и рг не изменяются во время перемещения поршня, так как объем трубки ничтожен по сравнению с объемами сосудов. Совершаемая работа совсем не зависит от величины р Чем больше Р при данной величине рг, тем большая доля возможной работы газа левого сосуда оказывается неиспользованной, так как максимальная возможная работа действующей силы равна р1Аи. [c.20] Таким образом, во всякой реальной системе никогда нельзя использовать до конца всю возможную работу действующей силы. Действующая сила должна быть обязательно больше силы преодолеваемой, если мы хотим, чтобы процесс шел с конечной скоростью. И чем эта разность больше, тем быстрее идет процесс. И именно ради скорости процесса даже в самой совершенной с технической точки зрения машине оставляют неиспользованной иногда очень значительную долю работоспособности действующей силы. [c.21] Однако в термодинамических исследованиях очень важно знать именно максимальную работу изучаемых превращений. Для этого делается невозможное с физической точки зрения предположение, что, например, в нашем случае поршень перемещается слева направо и при условии р — рг. Если бы это было правильно, то, вычисляя совершаемую работу, мы имели бы право написать для получаемой работы = P Av, где — максимальная работа. [c.21] Однако для упрощения формул индекс т обычно в этих уравнениях не пишется как само собой разумеющийся. [c.21] Следует обратить внимание на то, что при изотермическом и адиабатическом расширении давление работающего газа непрерывно уменьшается и для получения максимальной работы падающему давлению Р1 надо противопоставить равное ему и тоже непрерывно изменяющееся давление рг. [c.21] Хотя величина максимальной работы никогда не может быть получена на практике, однако знать ее необходимо, так как она является мерилом использованных возможностей при получении работы во время реальных процессов. [c.21] Все реальные процессы, идущие самопроизвольно с конечной скоростью, необратимы, так как действующая сила в таких процессах всегда больше преодолеваемой. [c.22] Необходимо подчеркнуть, что рассмотренный выше воображаемый процесс, идущий при р = ро (рис. 3), представляет собой непрерывный ряд равновесий. Такие процессы называются равновесными процессами. Это определение очень удачное, так как уже заключает в себе допущенное противоречие, т. е. совмещение процесса н равновесия, которые взаимно исключают друг друга. [c.22] Равновесный процесс может с одинаковой вероятностью или, вернее, с одинаковой невероятностью идти как в прямом, так и в обратном направлении. В последнем случае бывшее действующее давление оказывается преодолеваемым, а бывшее преодолеваемое — действующим. Это свойство равновесного процесса называется его обратимостью. Обратимым процессом называется процесс, допускающий возможность возвращения системы в первоначальное состояние без каких-либо изменений во внешней среде и в самой системе. Направление всякого равновесного процесса можно выбирать совершенно произвольно. Все зависит от того, какой вопрос решается. [c.22] В реальных необратимых процессах возможны два случая. Первый, это когда действующей силе противопоставляется сила несколько меньшая. При этом процесс идет с конечной скоростью и совершается некоторая работа. Во втором случае действующей силе ничего не противопоставляется, и работа процесса равна нулю например, когда газ расширяется в пустоту, или когда химическая реакция протекает не в элементе, и электроны, переходящие от одних атомов к другим, не должны преодолевать никакой противоположно направленной электродвижущей силы. [c.23] Вернуться к основной статье