הבדל מפתח - תהליך מחזורי לעומת תהליך הפיך
תהליך מחזורי ותהליך הפיך מתייחסים למצבים ראשוניים וסופיים של מערכת לאחר השלמת עבודה. עם זאת, המצב ההתחלתי והסופי של המערכת משפיעים על תהליכים אלה בשתי דרכים שונות. לדוגמה, בתהליך מחזורי, המצב ההתחלתי והסופי זהים לאחר השלמת התהליך, אך בתהליך הפיך ניתן להפוך את התהליך כדי לקבל את המצב ההתחלתי שלו. בהתאם לכך, תהליך מחזורי יכול להיחשב כתהליך הפיך. אבל, תהליך הפיך אינו בהכרח תהליך מחזורי, הוא רק תהליך שמסוגל להתהפך.זהו ההבדל העיקרי בין תהליך מחזורי לתהליך הפיך.
מהו תהליך מחזורי?
התהליך המחזורי הוא תהליך שבו המערכת חוזרת לאותו מצב תרמודינמי כפי שהתחילה. השינוי הכולל באנטלפיה בתהליך מחזורי שווה לאפס שכן, אין שינוי במצב התרמודינמי הסופי והראשוני. במילים אחרות, גם שינוי האנרגיה הפנימי בתהליך מחזורי הוא אפס. מכיוון שכאשר מערכת עוברת תהליך מחזורי, רמות האנרגיה הפנימיות הראשוניות והסופיות שוות. העבודה שמבצעת המערכת בתהליך מחזורי שווה לחום שסופג המערכת.
מהו תהליך הפיך?
תהליך הפיך הוא תהליך שניתן להפוך אותו כדי לקבל את המצב ההתחלתי שלו, גם לאחר השלמת התהליך.במהלך תהליך זה, המערכת נמצאת בשיווי משקל תרמודינמי עם סביבתה. לכן, זה לא מגביר את האנטרופיה של המערכת או הסביבה. תהליך הפיך יכול להיעשות אם החום הכולל וחילופי העבודה הכוללים בין המערכת והסביבה הם אפסיים. זה לא אפשרי באופן מעשי בטבע. זה יכול להיחשב כתהליך היפותטי. כי זה באמת קשה להשיג תהליך הפיך.
מה ההבדל בין תהליך מחזורי לתהליך הפיך?
הגדרה:
תהליך מחזורי: אומרים כי תהליך הוא מחזורי, אם המצב ההתחלתי והמצב הסופי של מערכת זהים, לאחר ביצוע תהליך.
תהליך הפיך: נאמר כי תהליך הוא הפיך אם ניתן לשחזר את המערכת למצבה ההתחלתי לאחר השלמת התהליך. זה נעשה על ידי ביצוע שינוי אינפיניטסימלי במאפיין כלשהו של המערכת.
דוגמאות:
תהליך מחזורי: הדוגמאות הבאות יכולות להיחשב כתהליכים מחזוריים.
- הרחבה בטמפרטורה קבועה (T).
- הסרת חום בנפח קבוע (V).
- דחיסה בטמפרטורה קבועה (T).
- הוספת חום בנפח קבוע (V).
תהליך הפיך: תהליכים הפיכים הם תהליכים אידיאליים שלעולם לא ניתן להשיג באופן מעשי. אבל יש כמה תהליכים אמיתיים שיכולים להיחשב כקירוב טוב.
דוגמה: מחזור קרנו (מושג תיאורטי שהוצע על ידי ניקולס לאונרד סאדי קרנו ב-1824.
הנחות:
- הבוכנה הנעה בצילינדר לא יוצרת שום חיכוך במהלך התנועה.
- הקירות של הבוכנה והצילינדר הם מבודדי חום מושלמים.
- העברת החום אינה משפיעה על הטמפרטורה של המקור או הכיור.
- נוזל עבודה הוא גז אידיאלי.
- דחיסה והרחבה ניתנות להפיכה.
נכסים:
תהליך מחזורי: העבודה שנעשתה על הגז שווה לעבודה שנעשתה על ידי הגז. יתרה מכך, האנרגיה הפנימית ושינוי האנתלפיה במערכת שווה לאפס בתהליך מחזורי.
תהליך הפיך: במהלך תהליך הפיך, המערכת נמצאת בשיווי משקל תרמודינמי זו עם זו. לשם כך, התהליך צריך להתרחש בזמן קטן לאין שיעור, ותכולת החום של המערכת נשארת קבועה במהלך התהליך. לכן, האנטרופיה של המערכת נשארת קבועה.
