프로세스 유형

한 평형 대 식조물에서 다른 평형으로의 전환은 열역학적 공정으로 정의됩니다. 프로세스의 구별되는 요소는 초기 및 최종 상태입니다. 시스템은 압력 P1, 볼륨 V1 및 온도 T1로 정의 된 초기 상태 1에서 시작됩니다. 다양한 준 정적 단계를 통해 압력 P2, 부피 V2 및 온도 T2로 표시되는 최종 상태 2로 진행됩니다. 이 과정은 시스템에서 또는 시스템으로의 에너지의 움직임과 시스템에 의한 또는 작업 성능을 포함합니다. 일정한 온도를 유지하는 동안 가스 압력 증가는 열역학적 공정의 예입니다.

프로세스 유형의 연구 자료에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.

프로세스 유형

• 단열 과정

열역학적으로, 단열 공정은 시스템으로 또는 외부에서 열이 전달되지 않는 과정이다 (q =0). 열 흐름에는 일정 시간이 필요하기 때문에 빠르게 완료되는 프로세스는 단열 적입니다. 첫 번째 법이 단열 과정에 적용되면

ΔU =U2 -U1 =- Δ W

일정한 압력과 부피에서 이상적인 가스의 단열 과정의 경우, PVY =상수, 여기서‘Y’는 비율 (보통 또는 어금니)의 비율입니다.

              ‘Y’=CP/CV

결과적으로 이상적인 가스가 (P1, v1)에서 (P2, V2)으로 단위로 상태를 바꾸면 :

              p1v1y =p2v2y

단열 과정의 경우 q =0으로서, 우리는 열역학의 첫 번째 법칙 (q =Δu + w)에서 Δu =-w를 얻는다. 결과적으로, 완료된 작업이 부정적이면 내부 에너지가 상승하고 그 반대도 마찬가지입니다.

• 동점 과정

이소 코릭 과정에서 시스템의 부피는 변경되지 않음, 즉 v =0입니다. 시스템은 작업을 수행하지 않습니다 (Δv =0, pΔv 또는 w도 0이기 때문에). 열역학의 첫 번째 법칙 (Q =ΔU + W)으로 인해 등방성 공정의 내부 에너지의 변화는 전달 된 열 (ΔU =Q)과 같습니다. 프로세스는 동시에 이소 코릭이기 때문에 DV =0은 압력 부전 작업이 0을 의미합니다. 내부 에너지는 이상적인 가스 모델을 사용하여 계산할 수 있습니다.

∆U =mcv∆t

여기서 속성 CV (J/mol K)는 특정 부피에서 일정한 부피에서 비열 (또는 열 용량)으로 알려져 있습니다. 특정 지정된 조건 (일정한 부피)에서 시스템의 온도 변화를 열 전달에 의해 첨가 된 에너지의 양과 관련시키기 때문입니다. 열역학의 첫 번째 법칙은 시스템에서 또는 시스템에서 수행되지 않기 때문에 ∆U =∆Q를 요구합니다. 따라서

q =mcv∆t

1. 등온 과정

등온 과정은 시스템의 온도가 일정하게 유지되는 과정입니다 (t =const). 시스템으로의 열 전달은 일반적으로 저수지 온도가 열 교환을 통해 지속적으로 조정되는 느린 속도로 수행됩니다. 열 평형은 각 상태에서 유지됩니다.

이상적인 가스의 경우‘n =1’은 등방성 과정뿐만 아니라 등온 (일정한 온도)을위한 것입니다. 

n =κ, 여기서 'k'는 방정식에 대해 상수 (아래에 기록)가 상수이며 시스템은 등온 과정에서 주변 환경 (Q =0; ∆T0)과 열을 교환하지 않는 단열 과정과 달리. 

∆t =0으로 인해 내부 에너지에는 변화가 없습니다. 따라서 ΔU =0 (이상적인 가스의 경우)과 Q ≠ 0은 모두 참입니다. 

따라서 W =NRT LN (VB/VA)은 등온 과정에서 수행 된 작업의 양입니다.

VB가 VA보다 크면 수행 된 작업은 긍정적입니다. 그렇지 않으면 부정적입니다. 내부 에너지는 온도 의존적이므로 온도가 일정하기 때문에 ΔU =0이므로 열역학의 첫 번째 법칙 (Q =ΔU + W)을 사용하여 Q =W를 얻습니다.

• 등소 바리 공정

시스템의 압력이 일정하게 유지되는 열역학적 공정

(P =const)는 등소 바릭 과정으로 알려져 있습니다. 이 과정에서 압력 (P)이 일정하게 유지되므로 시스템의 부피가 변경됩니다. W =P (Vfinal - Vinitial)를 사용하여 수행 된 작업량 (W)을 결정할 수 있습니다. ΔV가 양수이면 (확장) 수행 된 작업은 긍정적입니다. 수행 된 작업은 음의 ΔV (수축)에 대해 음성입니다.

이상적인 가스의 경우, 상황 n =0은 등소 바리 (일정한 압박) 및 다위 프로세스에 해당합니다. 등위 공정은 내부 에너지의 변화 (∆t ≠ 0으로 인한), 따라서 이상적인 가스의 경우)와 Q ≠ 0으로 인해 내부 에너지의 변화가 포함됩니다. 외부 압력, 시스템의 주변의 pext는 시스템의 압력 인 P와 같을 때 최대 작업이 수행됩니다. V가 시스템의 부피 인 경우, W12는 isobaric 열역학적 공정에서 시스템이 상태 1에서 2로 이동함에 따라 수행되는 최대 작업입니다.

W 12 = 1 2 p dv =p 1 2 dv =p (v 2 -v 1 )

결론

시스템은 압력 PI, 볼륨 VI 및 온도 TI로 정의되는 초기 상태 I에서 시작합니다. 그런 다음 다양한 준 정적 상태를 통해 최종 상태 F로 이동하며, 이는 압력 PF, 부피 VF 및 온도 TF로 정의됩니다. 일정한 온도를 유지하면서 가스 압력을 증가시키는 것은 열역학적 공정의 예입니다. 열역학적 공정의 중요성은 열 엔진의 엔지니어링에서 볼 수 있습니다.