Уравнение Пуассона для идеального газа [править]Адиабата Пуассона
Для идеальных газов, чью теплоёмкость можно считать постоянной, в случае квазистического процесса адиабата имеет простейший вид и определяется уравнением[10][17][18]:
где:
—
его объём,
— показатель
адиабаты,и
— теплоёмкости газа
соответственно при постоянном давлении
и постоянном объёме.
График
адиабаты (жирная линия) на 
диаграмме
для газа.
p —
давление газа;
V —
объём.
С учётом уравнения состояния идеального газа уравнение адиабаты может быть преобразовано к виду:
,
где T — абсолютная температура газа. Или к виду:
Поскольку 
всегда
больше 1, из последнего уравнения следует,
что при адиабатическом сжатии (то есть
при уменьшении V)
газ нагревается (T возрастает),
а при расширении — охлаждается, что
всегда верно и для реальных газов.
[Править]Вывод уравнения
Согласно закону Менделеева — Клапейрона[10]:
Продифференцировав обе части, получаем:
-
(3)
Если в (3) подставить dT из (2), а затем dU из (1), получим:
,
или, введя коэффициент :
.
Или
,
что после интегрирования даёт:
.
Окончательно имеем,
,
что и требовалось доказать.
23 Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. КПД цикла.
Обратимые и необратимые процессы, пути изменения состояния термодинамической системы. Процесс называют обратимым, если он допускает возвращение рассматриваемой системы из конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке. При этом в исходное состояние возвращается не только система, но и среда. Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. При этом предполагается, что равновесие существует между отдельными частями рассматриваемой системы и на границе с окружающей средой. Обратимый процесс - идеализированный случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамических параметров. Скорость установления равновесия должна быть больше, чем скорость рассматриваемого процесса. Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы называют необратимым.
Необратимые
процессы могут протекать самопроизвольно
только в одном направлении;
таковы диффузия,теплопроводность,
вязкое течение и другое. Для химической
реакции применяют понятия термодинамической
и кинетической обратимости, которые
совпадают только в непосредственной
близости к состоянию равновесия. Р-ция
А + В 
С
+ D наз. кинетически обратимой или
двусторонней, если в данных условиях
продукты С и D могут реагировать друг с
другом с образованием исходных веществ
А и В. При этом скорости прямой и обратной
реакций, соотв. 
,
где 
и 
-константы
скорости, [А], [В], [С], [D]-
текущиеконцентрации (активности),
с течением времени становятся равными
и наступает химическое
равновесие,
в котором
-константа
равновесия, зависящая
от температуры. Кинетически необратимыми
(односторонними) являются обычно такие
реакции, в ходе которых хотя бы один из
продуктов удаляется из зоны реакции
(выпадает в осадок, улетучивается или
выделяется в виде малодиссоциированного
соединения), а также реакции, сопровождающиеся
выделением большого кол-ва тепла.
На практике нередко встречаются системы, находящиеся в частичном равновесии, т.е. в равновесии по отношению к определенного рода процессам, тогда как в целом система неравновесна. Например, образец закаленной стали обладает пространственной неоднородностью и является системой, неравновесной по отношению к диффузионным процессам, однако в этом образце могут происходить равновесные циклы механической деформации, поскольку времена релаксации диффузии и деформации в твердых телах отличаются на десятки порядков. Следовательно, процессы с относительно большим временем релаксации являются кинетически заторможенными и могут не приниматься во внимание при термодинамич. анализе более быстрых процессов.
Необратимые процессы сопровождаются диссипативными эффектами, сущностью которых является производство (генерирование) энтропии в системе в результате протекания рассматриваемого процесса. Простейшее выражение закона диссипации имеет вид:
где 
средняя
температура, diS-производство
энтропии, 
-
т. наз. нескомпенсированная теплота
Клаузиуса (теплота диссипации).
Обратимые процессы, будучи идеализированными, не сопровождаются диссипативными эффектами. Микроскопическая теория обратимых и необратимых процессов развивается в статистической термодинамике. Системы, в которых протекают необратимые процессы, изучает термодинамика необратимых процессов.
Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.
Цикл Карно назван в честь французского военного инженера Сади Карно, который впервые его исследовал в 1824 году.
Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этом энтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.