8. Рівноважні, нерівноважні, оборотні і необоротні процеси.

Види термодинамічних процесів

Процес зміни станів системи може бути рівноважним і нерівноважним, круговим оборотним і круговим необоротним.

• рівноважний (квазістатичний) процес — процес, при якому тіло (система тіл) проходить неперервний ряд рівноважних станів. При рівноважному процесі стани тіла повинні змінюватися нескінченно повільно. Це значить, що тіло проходить через ряд нескінченно близьких станів рівноваги із зовнішнім середовищем;

• нерівноважний термодинамічний процес — термодинамічний процес, за якого система знаходиться не в рівновазі з оточенням;

• круговий процес або цикл — процес, при якому фізична система (наприклад, пара), зазнавши ряд змін, повертається у вихідний стан.

• оборотний/необоротний круговий процес — процес, за якого система може/не може повернутись у початковий стан без того, аби у навколишньому середовищі відбулись які-небудь зміни. Такі кругові процеси, при яких система повертається у початковий стан, а в навколишньому середовищі відбуваються необоротні зміни є необоротним.

Термодинаміка у першу чергу розглядає рівноважні стани і рівноважні процеси зміни стану термодинамічної системи, котрі можуть бути описані кількісно за допомогою рівнянь стану. Найпростішими рівняннями стану є рівняння Менделєєва-Клапейрона, Ван дер Ваальса тощо.

Рівноважний процес можливо здійснити лише при нескінченно повільній зміні зовнішніх умов. Отже, реальні процеси, що зазвичай є нерівноважними, можуть лише з певними допущеннями наближатись до рівноважних, ніколи з ними не збігаючись. Нерівноважність реальних процесів обумовлюється у першу чергу тим, що під впливом зовнішніх умов їх перебіг відбувається з певними швидкостями і у робочому тілі не встигає наступити рівноважний стан.

8. Тиск і температура робочого тіла.

Робо́че тіло — у технічній термодинаміці газоподібна або рідка речовина, за допомогою якої відбувається перетворення будь-якої енергії для одержання механічної роботи (у двигунах), холоду (в холодильних машинах), теплоти (у теплових насосах).

У теоретичних розробках робоче тіло зазвичай має властивості ідеального газу.

На практиці робочими тілами теплових двигунів є: продукти згоряння вуглеводневого палива (бензину, дизельного палива тощо) у поршневих двигунах внутрішнього згоряння чи газових турбінах, або водяна пара у парових турбінах й парових машинах, що мають високі термодинамічні параметри (початкові: температура, тиск, швидкість і т. д.).

У гідравлічних (пневматичних двигунах) робочим тілом є рідина (повітря), що перебувають під тиском та/або у русі.

У холодильних машинах як робоче тіло (холодоагент) використовуються фреони, аміак, гелій, водень, азот.

У ракетобудуванні робочим тілом називають речовину, що відкидається від ракети з метою отримання імпульсу тяги речовину. Наприклад, в електричному ракетному двигуні робочим тілом є іонізована витратна речовина.

У лазерній техніці робочим тілом називається оптичний елемент лазера, в якому відбувається формування когерентного електромагнітного випромінювання.