Page 66 - 6375

16.1. Оборотні та необоротні процеси. Кругові процеси (цикли). Класична

термодинаміка розглядає рівноважні (квазістатичні) процеси, в умовах яких незначні зміни
зовнішнього потенціалу, наприклад температури, достатні для зміни напряму процесу.

Справді, якщо температура системи , то при зміні температури навколишнього середовища

від + ∆ до − ∆ ∆ → 0 відбувається обернений процес: замість одержання системою
теплоти буде тепловіддача. Квазістатичні процеси – завжди оборотні. Це твердження

випливає також з того, що при рівноважних процесах для довільного моменту часу,

градієнти усіх параметрів системи дорівнюють нулю (наприклад, поршень на який кидають
по одній піщинці або навпаки). Звідси видно, що внаслідок симетрії квазістатичний процес

може бути оберненим у часі, тобто прямий і обернений процеси відбуваються через ті самі
проміжні стани у протилежних напрямах.

Оборотним називається такий процес, при якому система, проведена у зворотному
напрямі, повертається у початковий стан через ті самі проміжні стани, що й в прямому

процесі, а стан тіл поза системою залишається незмінним. Якщо в результаті якого-небудь

процесу система переходить з стану в другий стан і якщо можливо повернути її хоча б
одним способом у вихідний стан і при тому так, щоб в усіх решту тілах не відбулося

ніяких змін, то цей процес називається оборотнім. Якщо цього зробити не можливо, то

процес називається необоротним. Необоротній процес – це процес, який не можна
реалізувати в оберненому напрямі без відповідних змін або в самій системі, або у тілах, що

оточують їх. Головною ознакою необоротного процесу є компенсація за перебіг в
оберненому напрямі. Усі реальні процеси – необоротні. Вони відбуваються із скінченною

швидкістю. Отже, вони – не рівноважні. Реальні процеси супроводжуються тертям і
дисипацією енергії, теплопровідністю при скінченній різниці температур, розширенням без

виконання роботи. Типовим необоротним процесом є теплообмін при скінченних різницях

температур, дифузія, розширення газу у вакуумі, різні процеси з тертям. Дослідження
необоротних процесів становить предмет термодинаміки нерівноважних (необоротних)

процесів.
Оборотними процесами є усі рухи в механіці, які відбуваються без тертя, або

електромагнітні без електричного опору.

Молекулярному рухові не властива оборотність механічних процесів. Хоча усі
процеси є необоротними, вивчення оборотних процесів має важливе значення. Воно дає

змогу встановити шляхи максимального наближення реальних необоротних процесів до
ідеальних оборотних. Головною ознакою необоротності процесу слід вважати виникнення

теплоти дисипації. Дисипативні процеси перетворення різних форм руху відбуваються тільки

в одному напрямі, а саме: дана форма руху перетворюється в тепловий рух. Отже, ступінь
необоротності процесу можна кількісно охарактеризувати теплотою дисипації. Відносну