Was ist reversible Prozessdefinition?

Reversibler Prozess

In der Thermodynamik wird ein reversibler Prozess als ein Prozess definiert, der umgekehrt werden kann, indem infinitesimale Änderungen an einer Eigenschaft des Systems induziert werden. Dabei bleiben weder das System noch die Umgebung unverändert. Während des reversiblen Prozesses nimmt die Entropie des Systems nicht zu und das System befindet sich im thermodynamischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung.

In Wirklichkeit gibt es keine wirklich reversiblen Prozesse . Alle realen thermodynamischen Prozesse sind irgendwie irreversibel. Sie sind nicht unendlich langsam gemacht. Daher müssen Wärmekraftmaschinen aufgrund der inhärenten Irreversibilität des von ihnen verwendeten Wärmekraftmaschinenkreislaufs niedrigere Wirkungsgrade als Grenzen ihres Wirkungsgrades aufweisen. Zu Analysezwecken werden jedoch reversible Verfahren verwendet, um die Analyse zu vereinfachen und die maximalen thermischen Wirkungsgrade zu bestimmen .

Beispielsweise wird der Carnot-Zyklus als ein Zyklus betrachtet, der aus reversiblen Prozessen besteht :

• Reversible isotherme Expansion des Gases
• Isentrope (reversible adiabatische) Expansion des Gases
• Reversible isotherme Verdichtung des Gases
• Isentrope (reversible adiabatische) Kompression des Gases

Da der Zyklus reversibel ist, nimmt die Entropie während des Zyklus nicht zu und die Entropie bleibt erhalten. Während des Zyklus wird eine beliebige Menge an Entropie & Dgr; S aus dem heißen Reservoir entnommen und in dem kalten Reservoir abgelagert.

Eine Möglichkeit, reale Prozesse näherungsweise zu reversiblen Prozessen zu machen, besteht darin, den Prozess in einer Reihe von kleinen oder infinitesimalen Schritten oder unendlich langsam auszuführen , so dass der Prozess als eine Reihe von Gleichgewichtszuständen betrachtet werden kann. Beispielsweise kann die Wärmeübertragung als reversibel angesehen werden, wenn sie aufgrund eines geringen Temperaturunterschieds zwischen dem System und seiner Umgebung auftritt.

Ein vollständig reversibler Prozess ist in der Realität nicht möglich, da er unendlich viel Zeit und unendlich kleine Schritte erfordern würde. Obwohl diese Methode für reale Prozesse nicht praktikabel ist, ist sie für thermodynamische Studien von Vorteil, da die Geschwindigkeit, mit der Prozesse ablaufen, nicht wichtig ist.

Was Carnots Prinzip über reversible Prozesse aussagt:

1. Kein Motor kann effizienter sein als ein umkehrbarer Motor ( ein Carnot-Wärmemotor ), der zwischen denselben Hochtemperatur- und Niedertemperaturbehältern betrieben wird.
2. Die Wirkungsgrade aller reversiblen Motoren ( Carnot-Wärmekraftmaschinen ), die zwischen denselben Behältern mit konstanter Temperatur betrieben werden, sind unabhängig von der verwendeten Arbeitssubstanz oder den Betriebsdetails gleich.