WikiSort.ru - Не сортированное

Квазистатический процесс в термодинамике — идеализированный процесс, состоящий из непрерывно следующих друг за другом квазистатических состояний, в которых характеризующие систему термодинамические величины за время наблюдения не изменяются. Если каждое такое квазистатическое состояние системы близко к состоянию равновесия и, следовательно, систему в каждый момент времени можно считать находящейся в термодинамическом равновесии, то такие процессы называют равновесными, или, точнее, квазиравновесными^[1]. Количественный критерий квазистатичности/нестатичности процесса тот же, что и для обратимых процессов: этим критерием служит возникновение энтропии — эта величина равна нулю при отсутствии нестатических процессов в термодинамической системе и положительна при их наличии^[2][3].

Значение квазистатических процессов

Равновесная термодинамика описывает системы, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия. Любое изменение состояния системы выводит её из состояния равновесия, и в системе начинаются неравновесные переходные и релаксационные процессы, которые в общем случае очень сложны для описания. Однако многие процессы в технике с достаточной для практических целей точностью могут описываться как квазиравновесные.

Модель квазистатических процессов значительно упрощает анализ термодинамических систем. При описании текущего состояния системы, в которой происходит квазистатический процесс, требуется столько же параметров, сколько и для макроскопического описания равновесного состояния. Квазистатические процессы не реализуются в природе, но являются хорошей моделью для процессов, протекающих достаточно медленно по сравнению с  процессами установления термодинамического равновесия в системе. Условие «медленности» относительно, а именно, сравнивают время ${\displaystyle t}$ квазистатического изменения значения некоторой термодинамической переменной ${\displaystyle x}$ на величину ${\displaystyle \Delta x}$ и время релаксации ${\displaystyle \tau }$ после мгновенного изменения этого же значения ${\displaystyle x}$ на величину ${\displaystyle \Delta x}$ : при квазистатическом изменении переменной ${\displaystyle t>>\tau }$ ^[4].

Виды квазистатических процессов

В термодинамике наиболее часто рассматриваются следующие виды квазистатических процессов:

• Изохорный процесс — процесс, происходящий при постоянном объёме;
• Изобарный процесс — процесс, происходящий при постоянном давлении;
• Изотермический процесс — процесс, в котором температура остается постоянной;
• Адиабатический процесс Пуассона — процесс, который совершается без подвода или отвода тепла, причем медленно. К примеру, адиабатическое расширение в вакууме не является квазистатическим процессом.

Как и все квазистатические процессы, указанные изменения можно графически изобразить непрерывными линиями, названия которых практически соответствуют названиям самих описываемых процессов — изобарой, изохорой, изотермой и адиабатой.

Терминологические замечания

Понятийный аппарат, используемый в том или ином руководстве по классической термодинамике, существенным образом зависит от системы построения/изложения данной дисциплины, используемой автором конкретного пособия. Последователи Р. Клаузиуса строят/излагают термодинамику как теорию обратимых процессов^[5], последователи К. Каратеодори — как теорию квазистатических процессов^[6], а последователи Дж. У. Гиббса — как теорию равновесных состояний и процессов^[7][8]. Ясно, что, несмотря на применение различных описательных дефиниций идеальных термодинамических процессов — обратимых, квазистатических и равновесных, — которыми оперируют упомянутые выше термодинамические аксиоматики, в любой из них все построения классической термодинамики имеют своим итогом один и тот же математический аппарат. Де-факто это означает, что за пределами чисто теоретических рассуждений, то есть в прикладной термодинамике, термины «обратимый процесс», «равновесный процесс» и «квазистатический процесс» рассматривают как синонимы^[9]: всякий равновесный (квазистатический процесс) процесс является обратимым, и наоборот, любой обратимый процесс является равновесным (квазистатическим)^[10][11][12].

См. также

• Необратимый процесс
• Обратимый процесс
• Равновесный процесс

Примечания

Литература

• Tisza Laszlo. Generalized Thermodynamics. — Cambridge (Massachusetts) — London (England): The M.I.T. Press, 1966. — xi + 384 p.
• Аминов Л. К. Термодинамика и статистическая физика. — Казань: Казан. ун-т, 2015. — 180 с.
• Каратеодори К. Об основах термодинамики (рус.) // Развитие современной физики : Сборник статей под ред. Б. Г. Кузнецова. — 1964. — С. 188—222.
• Карно С., Клаузиус, Р., Томсон У. (лорд Кельвин) и др. Второе начало термодинамики / Под ред. А. К. Тимирязева. — 4-е изд. — М.: Либроком, 2012. — 312 с. — (Физико-математическое наследие: физика (термодинамика и статистическая механика)). — ISBN 978-5-397-02688-8.
• Новиков И. И. Термодинамика. — 2-е изд., испр. — СПб.: Лань, 2009. — 592 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-0987-7.
• Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1: Теория равновесных систем: Термодинамика. — Изд. 2, сущ. перераб. и доп.. — М.: Едиториал УРСС, 2002. — 240 с. — ISBN 5-354-00077-7.
• Новиков И. И. Термодинамика. — 2-е изд., испр. — СПб.: Лань, 2009. — 592 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-0987-7.
• Петров Н., Бранков Й. Современные проблемы термодинамики. — Пер. с болг. — М.: Мир, 1986. — 287 с.
• Пригожин И., Дефэй Р. Химическая термодинамика / Пер. с англ. под ред. В. А. Михайлова. — 2-е изд.. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. — 533 с. — (Классика и современность. Естествознание). — ISBN 978-5-9963-0201-7.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5 изд., испр.. — М.: Физматлит, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.

Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.