Belangrijk verschil - Cyclisch versus omkeerbaar proces
Cyclisch proces en omkeerbaar proces hebben betrekking op begin- en eindtoestanden van een systeem nadat een werk is voltooid. De begin- en eindtoestand van het systeem beïnvloeden deze processen echter op twee verschillende manieren. In een cyclisch proces zijn de begin- en eindtoestanden bijvoorbeeld identiek na het voltooien van het proces, maar in een omkeerbaar proces kan het proces worden omgekeerd om de begintoestand te krijgen. Dienovereenkomstig kan een cyclisch proces worden beschouwd als een omkeerbaar proces. Maar een omkeerbaar proces is niet noodzakelijk een cyclisch proces, het is alleen een proces dat omgekeerd kan worden. Dit is het belangrijkste verschil tussen een cyclisch en omkeerbaar proces.
Wat is een cyclisch proces?
Het cyclische proces is een proces waarbij het systeem terugkeert naar dezelfde thermodynamische toestand als het begon. De algehele enthalpieverandering in een cyclisch proces is gelijk aan nul, omdat er geen verandering is in de uiteindelijke en de initiële thermodynamische toestand. Met andere woorden, de interne energieverandering in een cyclisch proces is ook nul. Omdat, wanneer een systeem een cyclisch proces ondergaat, de initiële en uiteindelijke interne energieniveaus gelijk zijn. De arbeid die het systeem verricht in een cyclisch proces is gelijk aan de warmte die door het systeem wordt opgenomen.
Wat is een omkeerbaar proces?
Een omkeerbaar proces is een proces dat kan worden teruggedraaid om zijn oorspronkelijke staat te krijgen, zelfs nadat het proces is voltooid. Tijdens dit proces is het systeem in thermodynamisch evenwicht met zijn omgeving. Daarom verhoogt het niet de entropie van het systeem of de omgeving. Een omkeerbaar proces kan worden uitgevoerd als de totale warmte en de totale werkuitwisseling tussen het systeem en de omgeving nul zijn. In de natuur is dit praktisch niet mogelijk. Het kan worden beschouwd als een hypothetisch proces. Omdat het echt moeilijk is om een omkeerbaar proces te bereiken.
Wat is het verschil tussen cyclisch en omkeerbaar proces?
Definitie:
Cyclisch proces: een proces wordt cyclisch genoemd als de begintoestand en de eindtoestand van een systeem identiek zijn, na het uitvoeren van een proces.
Omkeerbaar proces: een proces is omkeerbaar als het systeem kan worden hersteld naar de oorspronkelijke staat nadat het proces is voltooid. Dit wordt gedaan door een oneindig kleine wijziging aan te brengen in een eigenschap van het systeem.
Voorbeelden:
Cyclisch proces: De volgende voorbeelden kunnen worden beschouwd als cyclische processen.
- Uitbreiding bij constante temperatuur (T).
- Afvoer van warmte bij constant volume (V).
- Compressie bij constante temperatuur (T).
- De toevoeging van warmte bij constant volume (V).
Omkeerbaar proces: omkeerbare processen zijn ideale processen die praktisch nooit kunnen worden bereikt. Maar er zijn enkele echte processen die als goede benaderingen kunnen worden beschouwd.
Voorbeeld: Carnot-cyclus (een theoretisch concept voorgesteld door Nicolas Léonard Sadi Carnot in 1824.
Aannames:
- De zuiger die in de cilinder beweegt, veroorzaakt geen wrijving tijdens de beweging.
- De wanden van de zuiger en cilinder zijn perfecte warmte-isolatoren.
- De overdracht van de warmte heeft geen invloed op de temperatuur van de bron of gootsteen.
- Werkvloeistof is een ideaal gas.
- Compressie en expansie zijn omkeerbaar.
Eigenschappen:
Cyclisch proces: het werk dat op het gas wordt gedaan, is gelijk aan het werk dat door het gas wordt gedaan. Bovendien is de interne energie en de enthalpieverandering in het systeem gelijk aan nul in een cyclisch proces.
Omkeerbaar proces: tijdens een omkeerbaar proces is het systeem in thermodynamisch evenwicht met elkaar. Daarvoor moet het proces in oneindig korte tijd plaatsvinden en blijft de warmte-inhoud van het systeem constant tijdens het proces. Daarom blijft de entropie van het systeem constant.
