Типови и примери термодинамичких процеса

Тхе термодинамички процеси то су физичке или хемијске појаве које укључују проток топлоте (енергије) или рад између система и околине. Када говоримо о топлоти, рационално нам пада на памет слика ватре, која је манифестација пар екцелленце процеса који ослобађа много топлотне енергије..

Систем може бити макроскопски (воз, ракета, вулкан) и микроскопских (атома, бактерије, молекули, квантне тачке, итд). Ово је одвојено од остатка свемира да би се узело у обзир топлота или рад који улази или излази из овога.

Међутим, не постоји само топлотни ток, већ и системи могу генерисати промене у некој варијабли њиховог окружења као одговор на разматрани феномен. Према термодинамичким законима, мора постојати компензација између одговора и топлоте тако да се материја и енергија увек чувају.

Горе наведено важи за макроскопске и микроскопске системе. Разлика између прве и последње су варијабле за које се сматра да дефинишу њихова енергетска стања (у суштини, почетно и финално)..

Међутим, термодинамичких модела тражи повезали оба света контролисањем променљивих као што су притисак, запремина и температуре система, одржавање неке од ових константи да проучи ефекат другог.

Први модел који дозвољава овом приступ је идеалан гас (ПВ = НРТ), где је н број младежа, који када подељен запремине В се добија моларни волумен.

Затим, изражавајући промене између система у зависности од ових променљивих, друге се могу дефинисати као рад (ПВ = В), неопходан за машине и индустријске процесе.

С друге стране, други тип термодинамичке варијабле је од већег интереса за хемијске појаве. Они су директно повезани са ослобађањем или апсорпцијом енергије и зависе од унутрашње природе молекула: формације и врсте веза.

Индек

• 1 Системи и феномени у термодинамичким процесима
  • 1.1 Физички и хемијски феномени
  • 1.2 Примери физичких феномена
  • 1.3 Примери хемијских феномена
• 2 Типови и примери термодинамичких процеса
  • 2.1 Адијабатски процеси
  • 2.2 Изотермни процеси
  • 2.3 Изобарни процеси
  • 2.4 Исоцхориц процеса
• 3 Референце

Системи и феномени у термодинамичким процесима

На горњој слици приказана су три типа система: затворена, отворена и адијабатска.

У затвореном систему не постоји пренос материје између њега и његове околине, тако да нико не може ући или изаћи; међутим, енергија може прећи границе кутије. Другим ријечима: Ф феномен може ослободити или апсорбирати енергију, те тако модифицирати оно што је изван оквира.

С друге стране, у отвореном систему хоризонти система имају своје испрекидане линије, што значи да и енергија и материја могу доћи и проћи између овог и окружења.

Коначно, у изолованом систему размена материје и енергије између ње и околине је нула; због тога, на слици трећа кутија је затворена у мехур. Потребно је разјаснити да околина може бити остатак универзума, и да је студија она која дефинише колико далеко треба размотрити опсег система.

Физички и хемијски феномени

Шта је конкретно феномен Ф? Означено словом Ф и унутар жутог круга, феномен је промена која се дешава и може бити физичка модификација материје, или њена трансформација.

У чему је разлика? Кратко речено: прва не прекида или креира нове везе, док друга не.

Према томе, термодинамички процес се може разматрати према томе да ли је феномен физички или хемијски. Међутим, обе имају заједничку промену у неком молекуларном или атомском својству.

Примери физичких феномена

вода грејања у лонцу изазива повећање судара молекула до тачке у којој њен притисак паре једнак атмосферски притисак, а затим долази до промене фазе од течности на гас. Другим ријечима: вода испарава.

Овде молекули воде не ломе ниједну од њихових веза, али се подвргавају енергетским промјенама; или оно што је исто, унутрашња енергија У воде се модификује.

Које су термодинамичке варијабле за овај случај? Атмосферски притисак П_бивши, температура која се ствара сагоревањем гаса за кување и запремине воде.

Атмосферски притисак је константан, али температура воде није, јер се загрева; ни волумен, јер се његови молекули шире у простору. Ово је пример физичког феномена у изобарном процесу; то јест, термодинамички систем при константном притиску.

Шта ако ставите воду са пасуљем у лонац под притиском? У том случају, запремина остаје константна (све док се притисак не отпушта приликом кувања зрна), али се притисак и температура мењају..

То је због тога што произведени гас не може да побегне и врти се на зидовима лонца и површини течности. Говоримо о другом физичком феномену, али у оквиру изохоричног процеса.

Примери хемијских феномена

Поменуто је да постоје термодинамичке варијабле које су својствене микроскопским факторима, као што је молекуларна или атомска структура. Које су ове варијабле? Енталпија (Х), ентропија (С), унутрашња енергија (У) и слободна енергија Гиббса (С).

Ови унутрашњи материјала промењиве су дефинисане и изражени као макроскопски термодинамичких варијабли (П, Т и В), у складу са изабраном математичког модела (обично идеалног гаса). Захваљујући томе термодинамичке студије могу бити направљене на хемијским феноменима.

На пример, желимо да проучимо хемијску реакцију типа А + Б => Ц, али реакција се одвија само на температури од 70 ° Ц. Осим тога, на температурама изнад 100 ° Ц, умјесто производње Ц, Д настаје.

Под овим условима, реактор (склоп у којем се изводи реакција) мора гарантовати константну температуру око 70 ° Ц, тако да је процес изотермалан.

Типови и примери термодинамичких процеса

Адијабатски процеси

То су оне у којима не постоји нето трансфер између система и околине. Ово је дугорочно зајамчено изолованим системом (кутија унутар балона).

Примери

Пример за то су калориметри који одређују количину топлоте која се ослобађа или апсорбује из хемијске реакције (сагоревање, растварање, оксидација, итд.).

Унутар физичких појава је покрет који генерише врели гас услед притиска на клипове. Исто тако, када струја ваздуха притисне на земаљску површину, њена температура се повећава пошто је приморана да се прошири.

С друге стране, ако је друга површина гасовита и има мању густину, њена температура ће се смањити када се осети вишим притиском, што ће његове честице кондензовати.

Адијабатски процеси су идеални за многе индустријске процесе, у којима нижи губитак топлоте подразумијева мање перформансе које се одражавају на трошкове. Да би се то сматрало као такав, топлотни ток мора бити нула или количина топлоте која улази мора бити једнака количини која улази у систем..

Изотермални процеси

Изотермни процеси су сви они у којима температура система остаје константна. Ово је учињено радећи посао, тако да се остале варијабле (П и В) мијењају с временом.

Примери

Примери овог типа термодинамичког процеса су безбројни. У суштини, много станичне активности се одвија на константној температури (размена јона и воде кроз ћелијске мембране). У оквиру хемијских реакција, сви они који успостављају топлотну равнотежу сматрају се изотермним процесима.

Људски метаболизам успева да одржава константну телесну температуру (приближно 37 ° Ц) кроз широк спектар хемијских реакција. То се постиже захваљујући енергији која се добија из хране.

Фазне промене су такође изотермални процеси. На пример, када се течност смрзне, она ослобађа топлоту, спречавајући да се температура смањи док се потпуно не учврсти. Када се то догоди, температура се може наставити смањивати, јер чврста твар више не ослобађа енергију.

У оним системима који укључују идеалне гасове промена унутрашње енергије У је нула, тако да се сва топлота користи за рад.

Изобарни процеси

У овим процесима притисак у систему остаје константан, варирајући његов волумен и температуру. У принципу, могу се појавити у системима отвореним за атмосферу, или у затвореним системима чије границе могу бити деформисане повећањем запремине, како би се супротставили повећању притиска.

Примери

У цилиндрима унутар мотора, када се гас загрева, он гура клип, који модификује запремину система.

Ако то није случај, притисак ће се повећати, јер систем нема начина да смањи колизије гасовитих врста на зидовима цилиндра..

Исоцхориц процеса

У изохоричним процесима запремина остаје константна. Може се сматрати и онима у којима систем не производи рад (В = 0).

У основи, то су физички или хемијски феномени који се проучавају у било ком контејнеру, без обзира на то да ли је то узнемирено или не.

Примери

Примери ових процеса су кувања хране, припрему кафе, хлађење крему боце, шећер кристализацију, растварање слабо растворљивог талог, хроматографију јонске размене, итд.

Референце

1. Јонес, Андрев Зиммерман. (17. септембар 2016.) Шта је термодинамички процес? Преузето са: тхоугхтцо.цом
2. Ј. Вилкес. (2014). Термодинамички процеси. [ПДФ] Преузето из: цоурсес.васхингтон.еду
3. Студија (9. август 2016). Термодинамички процеси: изобарни, изохорични, изотермни и адијабатски. Преузето из: студи.цом
4. Кевин Вандреи (2018). Који су неки свакодневни примјери првог и другог закона термодинамике? Хеарст Сеаттле Медиа, ЛЛЦ. Преузето из: едуцатион.сеаттлепи.цом
5. Ламберт. (2006). Други закон термодинамике. Преузето из: ентрописите.оки.еду
6. 15 Термодинамика. [ПДФ] Преузето из: вригхт.еду