ความแตกต่างที่สำคัญ – วงจรเทียบกับกระบวนการย้อนกลับ
กระบวนการแบบวนซ้ำและกระบวนการย้อนกลับเกี่ยวข้องกับสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของระบบหลังจากงานเสร็จสิ้น อย่างไรก็ตาม สถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของระบบส่งผลต่อกระบวนการเหล่านี้ในสองวิธีที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการวนรอบ สถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายจะเหมือนกันหลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการ แต่ในกระบวนการย้อนกลับ กระบวนการสามารถย้อนกลับเพื่อให้ได้สถานะเริ่มต้น ดังนั้น กระบวนการที่เป็นวัฏจักรถือได้ว่าเป็นกระบวนการที่ย้อนกลับได้ แต่กระบวนการที่ย้อนกลับได้ไม่จำเป็นต้องเป็นกระบวนการที่เป็นวัฏจักร แต่เป็นเพียงกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระบวนการแบบวนซ้ำและแบบย้อนกลับ
กระบวนการวนคืออะไร
กระบวนการวนเป็นกระบวนการที่ระบบจะกลับสู่สถานะทางอุณหพลศาสตร์เช่นเดียวกับที่เริ่มต้น การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีโดยรวมในกระบวนการวัฏจักรเท่ากับศูนย์ เนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนแปลงในขั้นสุดท้ายและสถานะทางอุณหพลศาสตร์เริ่มต้น กล่าวอีกนัยหนึ่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในในกระบวนการวัฏจักรก็เป็นศูนย์เช่นกัน เพราะเมื่อระบบผ่านกระบวนการวนรอบ ระดับพลังงานภายในเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายจะเท่ากัน งานที่ทำโดยระบบเป็นวัฏจักรเท่ากับความร้อนที่ระบบดูดซับ
กระบวนการย้อนกลับคืออะไร
กระบวนการย้อนกลับเป็นกระบวนการที่สามารถย้อนกลับเพื่อให้ได้สถานะเริ่มต้น แม้ว่ากระบวนการจะเสร็จสิ้นแล้วก็ตามในระหว่างกระบวนการนี้ ระบบจะอยู่ในสมดุลทางอุณหพลศาสตร์กับสภาพแวดล้อม จึงไม่เพิ่มเอนโทรปีของระบบหรือสภาพแวดล้อม กระบวนการย้อนกลับสามารถทำได้หากความร้อนโดยรวมและการแลกเปลี่ยนงานโดยรวมระหว่างระบบกับสภาพแวดล้อมเป็นศูนย์ สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้จริงในธรรมชาติ ถือได้ว่าเป็นกระบวนการสมมติ เนื่องจากเป็นการยากที่จะบรรลุกระบวนการย้อนกลับได้
กระบวนการแบบวนซ้ำและแบบย้อนกลับต่างกันอย่างไร
คำจำกัดความ:
Cyclic Process: โปรเซสถูกเรียกว่า cyclic หากสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของระบบเหมือนกัน หลังจากดำเนินการตามกระบวนการแล้ว
กระบวนการที่ย้อนกลับได้: มีการกล่าวถึงกระบวนการว่าสามารถย้อนกลับได้หากระบบสามารถกู้คืนสู่สถานะเริ่มต้นได้หลังจากกระบวนการเสร็จสิ้น ทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบางอย่างของระบบเพียงเล็กน้อย
ตัวอย่าง:
กระบวนการแบบวนซ้ำ: ตัวอย่างต่อไปนี้ถือเป็นกระบวนการแบบวนรอบ
- ขยายตัวที่อุณหภูมิคงที่ (T).
- การระบายความร้อนด้วยปริมาตรคงที่ (V).
- บีบอัดที่อุณหภูมิคงที่ (T).
- การเติมความร้อนที่ปริมาตรคงที่ (V).
กระบวนการที่ย้อนกลับได้: กระบวนการย้อนกลับเป็นกระบวนการในอุดมคติที่ไม่สามารถทำได้ในทางปฏิบัติ แต่มีกระบวนการจริงบางอย่างที่ถือได้ว่าเป็นการประมาณที่ดี
ตัวอย่าง: Carnot cycle (แนวคิดทางทฤษฎีที่เสนอโดย Nicolas Léonard Sadi Carnot ในปี 1824
สมมติฐาน:
- ลูกสูบที่เคลื่อนที่ในกระบอกสูบไม่สร้างแรงเสียดทานระหว่างการเคลื่อนไหว
- ผนังลูกสูบและกระบอกสูบเป็นฉนวนความร้อนที่สมบูรณ์แบบ
- การถ่ายเทความร้อนไม่ส่งผลต่ออุณหภูมิของแหล่งหรืออ่าง
- น้ำยาทำงานเป็นแก๊สในอุดมคติ
- บีบอัดและขยายกลับได้
คุณสมบัติ:
Cyclic Process: งานที่ทำกับแก๊สเท่ากับงานที่แก๊สทำ นอกจากนี้ พลังงานภายในและการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีในระบบมีค่าเท่ากับศูนย์ในกระบวนการแบบวัฏจักร
กระบวนการย้อนกลับ: ระหว่างกระบวนการย้อนกลับ ระบบอยู่ในสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งกันและกัน สำหรับสิ่งนั้น กระบวนการควรเกิดขึ้นในเวลาอันสั้น และปริมาณความร้อนของระบบจะยังคงที่ในระหว่างกระบวนการ ดังนั้น เอนโทรปีของระบบจึงคงที่