가역 프로세스(열역학)

열역학
고전적인 카르노 히트 엔진
나뭇가지 고전적인 통계 화학의 양자 열역학 평형/비평형
법률 제로스 첫번째 둘째 셋째
시스템들 폐쇄형 시스템 오픈 시스템 격리 시스템 주 상태 방정식 이상 기체 실가스 상황 위상(매터) 평형 볼륨 제어 인스트루먼트 과정 이소바릭 아이소코리 등온 단열성 등엔트로픽 이센탈픽 준정전성 폴리트로픽 자유 확장 가역성 불가역성 내복원성 사이클 히트 엔진 히트 펌프 열효율
시스템 속성 주의: 이탤릭체로 표시된 켤레 변수 속성도 집약적이고 광범위한 속성 프로세스 기능 일하다. 열 국가 기능 온도/엔트로피(개요) 압력/볼륨 화학 퍼텐셜/입자수 증기 품질 속성 감소
재료 특성 속성 데이터베이스 비열 용량 ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ $\displaystyle \partial S\$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle\partial T}$ 압축성 $\displaystyle \displays =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle\partial V}$ ${\displaystyle V}$ $(\displaystyle\displayp)$ 열팽창 $\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle\partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle\partial T}$
방정식 카르노의 정리 클라우시우스 정리 기본 관계 이상기체의 법칙 맥스웰 관계 온사저 호혜 관계 브리지만 방정식 열역학 방정식 표
가능성 자유 에너지 자유 엔트로피 내부 에너지 ${\displaystyle U(S,V)}$ 엔탈피 ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ 헬름홀츠 자유 에너지 ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ 깁스 자유 에너지 ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
역사 문화 역사 일반 엔트로피 가스 법칙 "영구 운동" 기계 철학 엔트로피와 시간 엔트로피와 삶 래칫 브라운 맥스웰의 도깨비 히트 죽음의 역설 로슈 미트의 역설 상승 협동학 이론들 Caloric 이론 . Visviva ("힘 살고 있는") 열의 역학적 당량 권력Motive 주요 간행물 실험적 Enquiry ...에 관하여열 그 균형의 이종 물질 의 리플렉션 불의 원동력 타임라인 열역학 히트 엔진 예체능 교육 맥스웰의 열역학 표면 에너지 분산으로서의 엔트로피
과학자 베르누이 볼츠만 브리지만 카라테오도리 카르노 클라피론 클라우시우스 돈더 듀헴 깁스 폰 헬름홀츠 줄 루이스 마시외 맥스웰 폰 메이어 네른스트 온사게 플랑크 랭킨 스미톤 스틸 태트 톰슨 톰슨 판 데르 발스 워터스톤
다른. 핵생성 자가 조립 자기 조직화 질서와 무질서
카테고리
v t

열역학에서, 가역적 과정은 압력이나 ^[1][2][3]온도와 같은 주변 환경의 일부 특성에서 극소량의 변화에 의해 방향이 반전될 수 있는 시스템과 그 주변 환경을 포함하는 과정입니다.

전체 가역 과정을 통해, 시스템은 물리적 및 화학적 열역학적 평형 상태에 있으며, 압력 및 온도 평형 상태에 있습니다.이렇게 하면 이동 중인 시스템 경계의 불균형한 힘과 가속을 방지하고 마찰 및 기타 소산을 방지할 수 있습니다.

평형을 유지하기 위해, 가역적 과정은 매우 느립니다(2차적).열역학적 파라미터의 약간의 변경 후 시스템의 물리적 프로세스가 새로운 변경된 파라미터 값과 일치하도록 다른 파라미터가 스스로 조정될 수 있을 만큼 충분히 느리게 진행되어야 합니다.예를 들어, 주변 공기의 정상 온도에 맞도록 물이 담긴 용기가 실내에 오래 앉아 있다면, 공기, 물, 용기의 전체 시스템이 다음 작은 변화가 일어나기 전에 용기와 공기가 새로운 일치 온도로 정착할 때까지 충분히 오래 기다려야 합니다.발생할 ^[a]수 있습니다.격리된 시스템의 프로세스는 되돌릴 ^[3]수 없지만 순환 프로세스는 되돌릴 수도 있고 되돌릴 ^[4]수도 없습니다.가역적 과정은 가정적이거나 이상적이지만 열역학 ^[3]제2법칙의 중심입니다.물에서 얼음을 녹이거나 얼리는 것은 거의 되돌릴 수 있는 현실적인 과정의 한 예이다.

가역 프로세스는 열역학에서 매우 이상화되어 열 및 팽창/압축 작업에 대한 방정식이 ^[5]간단하기 때문에 유용합니다.이를 통해 모델 프로세스를 분석할 수 있으며, 일반적으로 해당 실제 프로세스에서 달성할 수 있는 최대 효율성을 정의합니다.다른 응용 프로그램에서는 엔트로피 및 내부 에너지가 변경이 프로세스가 ^[5]어떻게 발생했는지가 아니라 시스템의 초기 및 최종 상태에 따라 달라지는 상태 함수라는 점을 이용합니다.따라서 실제 초기 및 최종 시스템 상태를 연결하는 가역 프로세스를 분석함으로써 실제 프로세스의 엔트로피 및 내부 에너지 변화를 매우 쉽게 계산할 수 있습니다.또한 가역성은 화학적 평형에 대한 열역학적 조건을 정의합니다.

개요

열역학적 과정은 두 가지 방법 중 하나로 수행될 수 있습니다: 가역적 또는 불가역적.열역학적으로 가역적인 이상적인 프로세스는 소산 손실이 없으므로 시스템에 의해 또는 시스템에서 수행되는 작업의 크기가 극대화됩니다.그러나 순환 과정에서 작동하는 열의 불완전한 변환은 가역적 및 불가역적 사이클 모두에 적용됩니다.평형 곡선 아래의 면적으로 압력-부피 다이어그램에서 시각화할 수 있는 팽창 작업은 서로 다른 가역 팽창 프로세스(예: 단열, 등온, 대 등온, 단열)에 따라 다르기 때문에 열역학 프로세스의 경로에 대한 작업의 의존성도 가역성과 무관하다.초기 상태와 최종 상태가 동일합니다.

불가역성

돌이킬 수 없는 프로세스에서는 유한한 변경이 이루어지기 때문에 시스템은 프로세스 전체에서 평형을 이루지 못합니다.순환 프로세스에서는 다음 방정식에 나타난 바와 같이 가역 작업$Wr$ e $)$과 실제 작업$({\displaystyle {W\mathsf{}}_{}}$$$${\displaystyle {\mathsf{a}}_{}}$ t$)$의 차이(W a t)의 차이(W c $)$ {$display$ style$(, W_{\$mathsf {$act}})$입니다.$displaystyle$$$$I=W_{\mathsf {rev}}-W_{\mathsf {act}}~$$}$

경계와 상태

단순한^[3] 가역 과정은 시스템과 그 주변의 결합된 엔트로피의 순변화가 0이 되도록 시스템의 상태를 변화시킨다. (계통의 엔트로피만 가역 단열 과정에서만 보존된다.)그럼에도 불구하고 카르노 사이클은 시스템이 초기 상태로 복귀함에 따라 주변 상태가 가역적인 프로세스에서 변할 수 있음을 보여준다.가역 프로세스는 열역학 및 엔지니어링에서 열 엔진이 얼마나 효율적인지를 나타내는 경계를 정의합니다. 가역 프로세스는 기계가 최대의 효율성을 갖는 프로세스입니다(카르노 사이클 참조).

경우에 따라서는 가역적 프로세스와 준정적 프로세스를 구별하는 것이 중요할 수 있습니다.가역 프로세스는 항상 준정적이지만, 그 반대가 항상 ^[2]참인 것은 아닙니다.예를 들어 피스톤과 실린더 사이에 마찰이 있는 실린더 내의 기체의 극소 압축은 준정적이지만 가역적인 ^[6]과정은 아니다.시스템은 극히 미량만 평형 상태에서 구동되어도 마찰에 의해 에너지가 폐열에 의해 불가역적으로 손실되어 단순히 극소량만큼 피스톤을 반대 방향으로 이동시키는 것만으로는 회수할 수 없다.

공학적 아카이브

역사적으로 Tesla 원리는 Nikola ^[7]Tesla에 의해 발명된 특정 가역적 프로세스를 설명하기 위해 사용되었습니다.그러나 이 문구는 더 이상 통용되지 않는다.이 원칙은 일부 시스템을 뒤집고 상호 보완적인 방식으로 운영할 수 있다고 명시했다.이것은 테슬라가 전류 크기와 방향이 주기적으로 변화하는 교류 전류 연구 중에 개발되었습니다.테슬라 터빈을 시연하는 동안 디스크가 회전하고 축에 고정된 기계들이 엔진에 의해 작동되었습니다.터빈이 반대로 작동하면 디스크가 ^[8]펌프 역할을 했습니다.

각주

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스