Квазистатический процесс

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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[править | править код]

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 квазистатического изменения значения некоторой термодинамической переменной на величину и время релаксации после мгновенного изменения этого же значения на величину : при квазистатическом изменении переменной [4].

Виды квазистатических процессов[править | править код]

В термодинамике наиболее часто рассматриваются следующие виды квазистатических процессов:

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[править | править код]

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[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]