Termodynamické děje Termomechanika 6TT 202324

Rovnice stavu platí pouze pro rovnovážný stav v němž látka je v chemické mechanické a tepelné rovnováze. Má-li rovnice stavu platit pro každý stav kterým látka postupně prochází při své změně musí být každý stav látky stavem rovnovážným. Je však zřejmé že má-li těleso prodělávat změnu stavu znamená to nutně porušení rovnovážného stavu. Proto proces při němž prochází těleso plyn samými rovnovážnými stavy je pouze myšlenkovou konstrukcí prakticky neuskutečnitelnou na základě které však můžeme skutečné děje matematicky vyjádřit. Aby tento rozpor mezi požadovanou rovnovážností a nutným porušením rovnováhy byl vyrovnán a početní výsledky byly použitelné je třeba aby odchylky od rovnovážného stavu byly tak nepatrné že je můžeme zanedbat vzhledem k ostatním veličinám které při procesu přicházejí v úvahu. Podmínkou dosažení takových malých odchylek je aby děj probíhal rychlostí nekonečně malou. Naopak je možno říci že při zanedbatelně malých diferencích mezi rovnovážným a nerovnovážným stavem probíhá změna nekonečně pomalu. Proto nazýváme takové nekonečně pomalé děje kvazi-statické. Pro další úvahy v termodynamice je představa kvazistatických změn velmi důležitá. Jejich význam záleží v tom že si můžeme stejným způsobem představit průběh změny též v opačném směru. Poněvadž celý proces je složen ze samých rovnovážných stavů můžeme snadno jeho směr obrátit použitím zanedbatelně malé vhodné změny a vrátit stav plynu do počátečního stavu. Pro tuto vlastnost nazýváme kvazistatické děje vratnými změnami. Definujeme tedy vratné změny jako takové které probíhají jen samými rovnovážnými stavy a jež se při jejich obrácení vrací zpět týmiž rovnovážnými stavy kterými předtím prošly. Podobným způsobem si můžeme představit vratný způsob přivádění nebo odvádění tepla. Teplejší těleso odevzdá teplo druhému tělesu jehož teplota je nižší pouze o zanedbatelný rozdíl dt. Tento rozdíl teplot je tak malý že sice stačí k určení směru děje přivádění nebo odvádění tepla látce ale jinak je zanedbatelný takže můžeme teploty obou těles považovat za stejné. Nekonečně pomalým postupným snižováním teplot od jedné rovnovážné polohy k sousední provedeme vratné odvedení tepla z látky na žádanou teplotu. Skutečné děje v přírodě probíhající v konečném čase a rychlostí konečné velikosti jsou vyvolány většími tlakovými nebo teplotními rozdíly a jsou provázeny ztrátami třením a tepla. Tyto děje jsou samovolné plyn expanduje na nižší tlak bez našeho přičinění. Takové děje které se nazývají přirozené se nedají obrátit tak aby probíhaly zpět týmiž stavy. Nazýváme je proto nevratné. Opakem přirozeného nevratného děje jsou děje vynucené které musíme vy volat umělým technickým zásahem. Např. opakem přirozené samovolné expanze je vynucená komprese. U nevratných dějů jsou rovnovážné pouze počáteční a konečný stav.,

#