Процессы в закрытой адиабатной системе

При протекании процессов в закрытой адиабатной системе.

Работа, совершенная закрытой системой в адиабатном процессе, равна изменению внутренней энергии с обратным знаком. Если процесс протекает необратимо, то энтропия системы возрастает. В обратимом процессе энтропия системы не меняется.

Этот результат можно изобразить нар— Vи T—s диаграммах (рис. 5.11):

• • 1—2 — обратимый адиабатный процесс;
• • 1—2' — необратимый адиабатный процесс.

Точки 2 и 2' лежат на линии постоянного объема. Например, если газ совершает работу расширения, поднимая поршень, на котором находится груз, то в случае 2' дополнительно совершается работа против сил трения.

Рис. 5.11. р— V и T—s диаграммы адиабатного процесса в закрытой системе Точка 2' на Г—s диаграмме в адиабатном процессе, протекающем в закрытой системе, может лежать только правее точки 2, поскольку dS_jn. > 0.

Изоэнтропный процесс.

В изоэнтропном процессе энтропия неизменна, dS = 0 на протяжении любого промежутка времени.

В соответствии с неравенством Клаузиуса.

система охлаждается,.

Отсюда следует, что если dS = 0, то.

Знак равенства имеет место в обратимом процессе, для необратимого процесса выполняется неравенство.

Смысл этого неравенства, по всей видимости, более понятен, если записать его как

где W_x2 — работа, совершенная системой; U_x — U₂ — уменьшение внутренней энергии, за счет которого совершена работа.

Неравенство U_x -U₂ >W_X2 означает, что в необратимом изоэнтропном процессе часть работы возвращается в систему в виде теплоты, которая выделяется вследствие трения, турбулентности, электрического сопротивления, и должна быть выведена из системы, чтобы обеспечить условие постоянства энтропии.

Таким образом, для закрытой системы:

• • обратимый изоэнтропный процесс является адиабатным, dS = 0 —> —" dQ = 0;
• • изменение внутренней энергии в обратимом изоэнтропном процессе равно совершенной работе с обратным знаком;
• • обратимый адиабатный процесс является изоэнтропным, dQ — 0 —" -> dS = 0;
• • в необратимом изоэнтропном процессе совершенная системой работа меньше уменьшения внутренней энергии, поскольку часть работы диссипирует, возвращаясь в систему в виде теплоты, и должна быть выведена из системы, чтобы обеспечить условие постоянства энтропии;
• • условие постоянства энтропии в необратимом процессе можно обеспечить лишь за счет отвода теплоты.

Необратимый адиабатный процесс не является изоэнтропным, поскольку энтропия системы в таком процессе возрастает.