Razlika med cikličnim in reverzibilnim procesom

Ključna razlika - ciklični in reverzibilni proces
 

Ciklični proces in reverzibilni proces se nanašata na začetna in končna stanja sistema po opravljenem delu. Vendar začetna in končna stanja sistema vplivajo na te procese na dva različna načina. Na primer, v cikličnem postopku so začetna in končna stanja po končanju procesa enaka, pri reverzibilnem procesu pa je proces mogoče obrniti, da dobi prvotno stanje. Skladno s tem, ciklični proces lahko štejemo za reverzibilen proces. Toda reverzibilni proces ni nujno cikličen proces, ampak je le proces, ki ga je mogoče obrniti. To je ključna razlika med cikličen in reverzibilen postopek.

Kaj je ciklični proces?

Ciklični postopek je postopek, pri katerem se sistem vrne v enako termodinamično stanje, kot se je začel. Skupna sprememba entalpije v cikličnem procesu je enaka nič, saj v končnem in začetnem termodinamičnem stanju ni sprememb. Z drugimi besedami, notranja sprememba energije v cikličnem procesu je prav tako nič. Ker je sistem pod cikličnim postopkom, sta začetna in končna notranja raven energije enaka. Delo, ki ga sistem izvaja v cikličnem postopku, je enako toploti, ki jo sistem absorbira.

Kaj je reverzibilni postopek?

Reverzibilni postopek je postopek, ki ga je mogoče spremeniti v prvotno stanje, tudi potem, ko je postopek končan. Med tem postopkom je sistem v termodinamičnem ravnovesju z okolico. Zato ne povečuje entropije sistema ali okolice. Reverzibilni postopek je mogoče storiti, če je skupna toplota in celotna izmenjava dela med sistemom in okolico nič. To v naravi praktično ni mogoče. Lahko ga obravnavamo kot hipotetičen postopek. Ker je reverzibilen proces res težko doseči.

Kakšna je razlika med cikličnim in reverzibilnim procesom?

Opredelitev:

Ciklični proces: Postopek naj bi bil cikličen, če sta začetno stanje in končno stanje sistema po izvedbi procesa enaka..

Reverzibilni postopek: Postopek naj bi bil reverzibilen, če je mogoče sistem po končanem postopku povrniti v prvotno stanje. To se naredi z neskončno najmanjšo spremembo neke lastnosti sistema.

Primeri:

Ciklični proces: Naslednje primere lahko štejemo za ciklične procese.

• Ekspanzija pri konstantni temperaturi (T).
• Odstranjevanje toplote s konstantno prostornino (V).
• Stiskanje pri konstantni temperaturi (T).
• Dodajanje toplote s konstantno prostornino (V).

Reverzibilni postopek: Reverzibilni procesi so idealni procesi, ki jih praktično nikoli ne moremo doseči. Obstaja pa nekaj resničnih procesov, ki jih lahko štejemo za dobre približke.

Primer: Carnotov cikel (teoretični koncept, ki ga je leta 1824 predlagal Nicolas Léonard Sadi Carnot).

Predpostavke:

• Bat, ki se premika v cilindru, med gibanjem ne ustvarja trenja.
• Stene bata in valja so popolni toplotni izolatorji.
• Prenos toplote ne vpliva na temperaturo vira ali umivalnika.
• Delovna tekočina je idealen plin.
• Stiskanje in razširitev sta povratna.

Nepremičnine: 

Ciklični proces:  Delo na plinu je enako delu, ki ga opravi plin. Poleg tega je notranja energija in sprememba entalpije v sistemu enaka nič v cikličnem procesu.

Reverzibilni postopek: Med reverzibilnim postopkom je sistem med seboj v termodinamičnem ravnovesju. Zaradi tega naj bi postopek potekal v neskončno majhnem času, vsebnost toplote v sistemu pa ostane med procesom konstantna. Zato entropija sistema ostane konstantna.

Vljudnost slik:

1. "Stirling Cycle" avtorja Zephyris na angleškem Wikipediji. [CC BY-SA 3.0] prek Commons

2. "Carnot toplotni motor 2" Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Lastno delo [Public Domain] prek Commons