An processo adiabatico può o non può essere reversibile. Perché un processo adiabatico sia reversibile deve soddisfare poche altre condizioni.
Un processo adiabatico può essere reversibile, tuttavia tutti i processi adiabatici non sono reversibili per impostazione predefinita. Prima noi veniamo al processo adiabatico reversibile, dobbiamo prima capire i fattori che decidono la reversibilità o l'irreversibilità di un sistema in termodinamica.
A processo reversibile in termodinamica può essere definito come quello che può essere riportato alla sua fase iniziale e così facendo non si lasciano variazioni residue o isteresi né nell'impianto né nell'ambiente circostante. Un processo reversibile si verifica in uno stato di quasi equilibrio; cioè il sistema è sempre in equilibrio con l'ambiente circostante.
A processo reversibile ha un'efficienza del 100%. Ciò implica che l'energia richiesta per effettuare il cambiamento di stato è minima e non vi è alcuna perdita di energia nell'ambiente circostante sotto forma di calore. In altre parole, in un processo reversibile il lavoro svolto è massimo per la quantità di energia fornita come input. Questo tipo di processo è un processo ideale in cui non c'è attrito.
Come mostrato nella figura sopra, spostandosi dal punto 1 al punto 2, il reversibile deve essere sempre in equilibrio con l'ambiente circostante, mentre per un processo irreversibile lo stesso non è così. A causa di questa caratteristica, un processo reversibile viene eseguito in modo infinitamente lento.
Un processo ciclico reversibile è rappresentato dal teorico ciclo di Carnot. Il ciclo di Carnot teorico è definito da due fasi ciascuna di processi isotermici e adiabatici. Le linee rosse nella figura sotto
indicano i gradini isotermici e le linee blu indicano i gradini adiabatici.
Un altro aspetto di un processo termodinamico è l'entropia, che definisce la reversibilità o irreversibilità di un processo. La variazione delta nell'entropia o nella casualità di un sistema e dell'ambiente circostante rimane costante in un processo isotermico; mentre l'irreversibilità di un processo è caratterizzata dall'aumento dell'entropia totale.
Come il processo adiabatico può essere reversibile?
An processo adiabatico è definito da dQ=0, dove Q è la quantità di calore trasferita tra il sistema e l'ambiente circostante.
Un processo adiabatico è un processo ideale che è perfettamente isolato dall'ambiente circostante e non trasferimento di calore tra il sistema e l'ambiente circostante. L'adiabacità di un processo non lo qualifica per essere chiamato anche reversibile.
An processo adiabatico è reversibile se è anche isoentropico. In altre parole, non c'è variazione di entropia. Se un processo è adiabatico, cioè se il sistema ha pareti adiabatiche e sul sistema si lavora PdV, non c'è scambio di calore con l'ambiente circostante e la variazione di entropia in questo caso è zero.
Qual è la differenza tra processo adiabatico reversibile e irreversibile?
Il processo adiabatico reversibile e irreversibile è differenziato dalla variazione dell'entropia del processo.
Un processo reversibile è un processo idealizzato che coinvolge il gas ideale in condizioni ideali. Quando un cambiamento di processo avviene in modo reversibile, il processo può essere riportato alla sua fase iniziale e, mentre si fa lo stesso, non isteresi viene lasciato nel sistema o nell'ambiente circostante.
Un processo reversibile avviene infinitamente lentamente e ogni passo è in equilibrio con l'altro. Questo è anche chiamato quasi statico. Non vi è alcun cambiamento nell'entropia del processo in un processo reversibile. Un processo adiabatico reversibile idealizzato non esiste in natura e non può essere raggiunto sperimentalmente.
An esempio di adiabatico reversibile processo è l'espansione adiabatica di un gas reale.
Il processo irreversibile d'altra parte sono i cambiamenti che si verificano nella vita reale. Un processo adiabatico irreversibile comporta un cambiamento che avviene con l'aumento dell'entropia del sistema. Un esempio di irreversibile il processo adiabatico è la libera espansione di un ideale gas in una bombola perfettamente isolata come mostrato nella figura sottostante.
Questo è anche un esperimento mentale idealizzato, in cui un gas ideale è tenuto in un cilindro con pareti adiabatiche con una partizione, l'altro lato del quale è tenuto sotto vuoto. Il gas può espandersi praticando un foro nella partizione. Poiché il gas si sta espandendo nel vuoto, non c'è esterno pressione contro cui agire e quindi il lavoro svolto è zero.
Così dal primo legge della termodinamica, poiché sia dQ che dW sono zero, anche la variazione di energia interna dU è zero. Nel caso di un gas ideale, l'energia interna dipende solo dalla temperatura e poiché la variazione netta dell'energia interna è zero, anche la temperatura rimane costante. Ora a temperatura costante, l'entropia è proporzionale al volume e poiché il volume aumenta, aumenta anche l'entropia.
Come fai a sapere se un processo è reversibile o irreversibile?
I processi reversibili sono processi idealizzati e teoricamente pensati per creare un confronto con processi reali, tutti irreversibili. Tutti i processi che si verificano naturalmente hanno una certa quantità di irreversibilità in essi.
Affinché un processo sia reversibile, il cambiamento deve essere in equilibrio con il passaggio precedente oppure il cambiamento deve essere infinitamente piccolo. Tali processi sono detti quasi-statici e richiedono un tempo infinito per essere eseguiti. Il lavoro svolto in un processo reversibile è il massimo possibile.
Un altro aspetto della reversibilità dell'irreversibilità di un processo è la misura della sua entropia. I processi reversibili idealizzati sono isoentropici o il dS = 0 per il sistema e l'ambiente circostante.
Poiché i processi reversibili sono casi idealizzati con la massima efficienza; la quantità di irreversibilità si riflette nella ridotta efficienza di un processo rispetto al suo comportamento ideale. Minore l'irreversibilità, maggiore la sua efficienza.
Alcuni esempi di processi reversibili sono il movimento senza attrito, il flusso di corrente con resistenza zero (superconduttività), miscelazione di due campioni della stessa sostanza nello stesso stato.
Alcuni processi perfettamente irreversibili sono ciò che vediamo nella nostra vita quotidiana come la nascita o la morte o l'esplosione di una bomba. Altri includono il movimento di un veicolo su strada, l'accensione di una lampadina, la cottura di cibi ecc.
Lavoro svolto in processo adiabatico reversibile
Poiché il processo adiabatico reversibile è un processo ideale, il lavoro svolto viene calcolato in base alla considerazione del gas ideale.
L'espressione del lavoro svolto è quindi derivata considerando l'espansione o la compressione di 1 mole di un gas ideale dalla condizione (P1, V1) alla condizione (P2, V2).
I lavoro svolto per un adiabatico processo, è mostrato dal seguente diagramma PV
Per la considerazione adiabatica, dQ= 0 e per la considerazione Reversibile dW= -pdV
Per un gas ideale,
Energia interna, dU=CvdT
Pertanto da 1st legge della termodinamica,
dU = -pdV
CvdT = -pdV
Per un gas ideale 1 mole,
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Sono Sangeeta Das. Ho completato il mio Master in Ingegneria Meccanica con specializzazione in Motori IC e Automobili. Ho circa dieci anni di esperienza nell'industria e nel mondo accademico. La mia area di interesse comprende motori IC, aerodinamica e meccanica dei fluidi. Puoi contattarmi a
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