Равновесное и неравновесное состояние рабочего тела. Равновесные процессы.

Равновесным состоянием ТРТ (в частности газа) называется состояние, при котором во всех точках его объёма параметры состояния ТРТ имеют одно и то же значение (значения p, v и T одинаковы). Если значения хотя бы одного параметра в различных точках неодинаковы, то состояние ТРТ неравновесное.

1.1.4. Термодинамический процесс. Графическое изображение процессов и работы при изменении объёма в PV-координатах.

Под термодинамическим процессом понимают непрерывный ряд различных состояний ТРТ. Различают процессы равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые.

Равновесным процессом называют процесс, при котором ТРТ проходит ряд последовательных равновесных состояний. Чтобы понять, в каких случаях имеет место равновесный процесс, а в каких – неравновесный, необходимо рассмотреть два одновременно действующих фактора:

1. Воздействие внешней среды на ТРТ, в результате которого ТРТ может быть выведено из состояния равновесия;
2. Микропроцессы, происходящие в самом ТРТ, заключающиеся в обмене энергией между его молекулами и направленные в сторону восстановления равновесия.

Будет процесс равновесным или неравновесным, зависит от преобладания того или иного фактора. Процесс будет равновесным в том случае, если протекающие в ТРТ микропроцессы в каждый отдельный момент времени успевают восстановить равновесие, нарушенное внешним воздействием.

Равновесные процессы могут быть изображены графически в pv-координатах в виде плавно сменяющихся равновесных состояний. При расширении газа процесс идёт с увеличением объёма ТС, при этом ТС совершает работу . Работа расширения положительна (L>0). Процесс, идущий с уменьшением объёма, называют процессом сжатия. Работа, затрачиваемая на сжатие газа, отрицательна (L<0). (Рис.2) → → → → → → Система pv-координат удобна тем, что позволяет графически определить работу, совершённую ТРТ в результате процесса. Газ, преодолевая сопротивление, совершает работу dl=PFds. При этом произведение Fds есть элементарный объём dV, тогда элементарная работа выражается произведением , . Это не что иное, как площадь под кривой. Однако между точками 1 и 2 процесс может протекать и по иному, чем на графике, закону – по любому. В этой связи работа не может быть определена, если известны только начальное и конечное состояния ТРТ – необходимо знать, по какому закону протекает процесс между этими точками. Иными словами, работа есть функция процесса.