تفاوت بین فرآیندهای چربی ادیاباتیک و برگشت پذیر چیست؟


پاسخ 1:

یک فرآیند برگشت پذیر و آدیاباتیک یک فرآیند برگشت پذیر آدیاباتیک نامیده می شود. یک فرآیند آدیاباتیک یک فرآیند ترمودینامیکی است که در آن انتقال حرارت صورت نمی گیرد. اصطلاح "adiabatic" به معنای واقعی کلمه به معنای غیرقابل تحمل یا غیرقابل تحمل است.

سیستم های ادیاباتیک سیستم های عایق حرارتی هستند که در طی فرآیند گرما نمی دهند و یا گرما نمی دهند. یک فرآیند برگشت پذیر فرایندی است که در آن میزان حرارت منتقل شده با تغییر آنتروپی سیستم مستقیماً متناسب است. از آنجا که تغییری در آنتروپی وجود ندارد ، گرمای منتقل شده صفر است. بنابراین این فرایند یک فرآیند برگشت پذیر آدیاباتیک است. این فرایندها همچنین فرایندهای ایزنتروپی نامیده می شوند.

فرایندی با انتقال گرما یک فرایند دیابتی نامیده می شود. علاوه بر این ، یک روند آدیاباتیک غیر قابل برگشت یک فرایند ایزو آنتالپیک است. این روند هیچ اثری به دست نمی آورد. در یک فرآیند برگشت پذیر آدیاباتیک ، dQ = TdS = 0. این بدان معنی است که تغییر در آنتروپی صفر است. در حالی که در یک فرآیند غیر قابل برگشت آدیاباتیک dQ = 0 برابر TdS نیست (TdS> 0) ، تغییر در آنتروپی بیشتر از صفر است.


پاسخ 2:
  • Inirreversibleprocessmoreworkhastobegivenorlessworkwouldbeobtainedcomparetoreversibleprocessbecauseofirreversibilities(suchasfriction,rapidexpansionofgasetc.).Reversibleandirreversibleprocessesareidentifiedbyatermwhichisknownasentropygeneration(Sgen).Entropygeneration([math]Sgen)[/math]istheentropygeneratedwithinthesystemboundarybecauseofirreversibilities.In irreversible process more work has to be given or less work would be obtained compare to reversible process because of irreversibilities (such as friction, rapid expansion of gas etc.).Reversible and irreversible processes are identified by a term which is known as entropy generation (S_{gen}). Entropy generation ([math]S_{gen})[/math] is the entropy generated within the system boundary because of irreversibilities.

معادله تعادل آنتروپی برای یک سیستم بسته -

ΔSsystem=ΔQT+Sgen(1)\Delta S_{system} = \displaystyle \frac{\Delta Q}{T} + S_{gen} \ldots (1)

برای هر سیستم بسته ، می توان با انتقال حرارت و تولید آنتروپی آنتروپی را تغییر داد.

ΔQT=Entropychangedbyheattransfer\frac{\Delta Q}{T} = Entropy changed by heat transfer

Sgen=EntropygenerationinsidetheboundaryofthesystemS_{gen} = Entropy generation inside the boundary of the system

  • Soforanadiabaticsystem,ΔQ=0and1sttermineq(1)vanishes.Therefore,So for an adiabatic system, \Delta Q = 0 and 1st term in eq(1) vanishes. Therefore,

ΔSsystem=Sgen\Delta S_{system} = S_{gen}

AndforanyirreversibleprocessSgen>0.ThenAnd for any irreversible process S_{gen} \gt 0. Then-

برای روند برگشت ناپذیر آدیاباتیک -

ΔSsystem>0\Delta S_{system} \gt 0

  • Butforreversibleadiabaticsystem,1sttermaswellas2ndtermvanish.Becauseforreversibleprocess(slowandfrictionlessprocess)Sgen=0andBut for reversible adiabatic system, 1st term as well as 2nd term vanish. Because for reversible process (slow and friction less process ) S_{gen} = 0 and

ΔSsystem=0(2)\Delta S_{system} = 0 \ldots (2)

Accordingtoeq(2)entropychangeiszeroinreversibleadiabaticprocesssoitisknownasIsentropicprocess.Butreverseisnottruei.eisentropicprocessisnotareversibleadiabaticprocess.Becauseentropygeneration(inirreversibleprocess)canbecompensatedbyentropyreductionduetoheattransferfromthesystem(ΔQ<0).According to eq(2) entropy change is zero in reversible adiabatic process so it is known as “Isentropic” process. But reverse is not true i.e isentropic process is not a reversible adiabatic process. Because entropy generation (in irreversible process) can be compensated by entropy reduction due to heat transfer from the system (\Delta Q < 0).

اگر یک فرآیند آدیاباتیک قابل برگشت باشد ، یک فرآیند isentropic است.


پاسخ 3:
  • در فرآیند برگشت ناپذیر کار بیشتری باید انجام شود و یا کار کمتری در مقایسه با فرآیند برگشت پذیر بدلیل برگشت ناپذیری (مانند اصطکاک ، گسترش سریع گاز و غیره) حاصل می شود. ([ریاضی] S_ {gen} [/ ریاضی]). تولید آنتروپی ([ریاضی] S_ {gen}) [/ math] آنتروپی است که به دلیل غیرقابل برگشت پذیری در مرز سیستم ایجاد می شود.

معادله تعادل آنتروپی برای یک سیستم بسته -

[ریاضی] \ Delta S_ {system} = \ displaystyle \ frac {\ Delta Q {T} + S_ {gen} \ ldots (1) [/ ریاضی]

برای هر سیستم بسته ، می توان با انتقال حرارت و تولید آنتروپی آنتروپی را تغییر داد.

[ریاضی] \ frac {\ Delta Q} {T} = [/ ریاضی] آنتروپی توسط انتقال گرما تغییر یافت

[ریاضی] S_ {gen} [/ math] = تولید آنتروپی در داخل مرز سیستم

  • بنابراین برای یک سیستم آدیاباتیک ، [ریاضی] \ Delta Q = 0 [/ ریاضی] و ترم 1 در eq (1) از بین می روند. بنابراین ،

[ریاضی] \ Delta S_ {system} = S_ {gen} [/ ریاضی]

و برای هر فرآیند برگشت ناپذیر [ریاضی] S_ {gen} \ gt 0. [/ Math] سپس-

برای روند برگشت ناپذیر آدیاباتیک -

[ریاضی] \ Delta S_ {سیستم} \ gt 0 [/ ریاضی]

  • اما برای سیستم آدیاباتیک قابل برگشت ، دوره اول و همچنین مدت دوم ناپدید می شوند. زیرا برای فرآیند برگشت پذیر (روند کند و اصطکاک کمتر) [ریاضی] S_ {gen} = 0 [/ ریاضی] و

[ریاضی] \ Delta S_ {system} = 0 \ ldot (2) [/ ریاضی]

با توجه به eq (2) تغییر آنتروپی در روند آدیاباتیک برگشت پذیر صفر است بنابراین به عنوان فرآیند "ایزنتروپیک" شناخته می شود. اما برعکس صحیح نیست ، بنابراین روند ایزنتروپیک یک روند آدیاباتیک قابل برگشت نیست. از آنجا که تولید آنتروپی (در فرآیند برگشت ناپذیر) با کاهش آنتروپی به دلیل انتقال حرارت از سیستم می تواند جبران شود ([[ریاضی] \ Delta Q <0 [/ ریاضی]).

اگر یک فرآیند آدیاباتیک قابل برگشت باشد ، یک فرآیند isentropic است.