Для понимания многих вопросов термодинамики, в частности работы тепловых двигателей, следует Рассмотрены понятия кругового процесса (цикла).
Круговой процесс (цикл) - процесс, при котором система, проходя через ряд состояний, возвращается в исходное состояние. На диаграмме р-V равновесный круговой процесс изображают замкнутой кривой. Прямой цикл используют в тепловых двигателях - двигателях, действуют периодически и выполняют работу за счет полученной извне
теплоты. Обратная цикл используют в холодильных машинах - установках, действующих также периодически, но в которых за счет работы внешних сил теплота переносится в тел с высокой температурой от менее нагретых тел.
В результате кругового Первый закон термодинамики выражает закон сохранения и превращения энергии применительно термодинамических процессов и не позволяет определить направление протекания процессов. Чтобы в дальнейшем обсудить возможные направления протекания термодинамических процессов, разделим все процессы, которые могут происходить реально, на два класса: обратимые и необратимые.
Термодинамический процесс называют обратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении, причем если такой процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в исходное состояние, то в окружающей среде и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, не удовлетворяет этим условиям, является необратимым.
Понятие оборотного процесса можно отнести только к замкнутой системы (совокупность тел, на которые отсутствуют внешние энергетические действия и отделены от окружающих тел адиабатно оболочкой). Примерами обратимых процессов могут служить столкновения упругих тел, незатухающие колебания маятника, т.. Конечно, все процессы в реальных системах необратимы. Так, маятник через какое-то время остановится, ибо каким бы трения не было малым, но оно всегда присутствует между частями маятника и между маятником и средой.
Если перейти к тепловых процессов, то все тепловые процессы необратимы. Известно, что теплообмен всегда происходит от горячего тела к холодному, причем до тех пор, пока температуры тел не станут
одинаковыми. Например, горячий кофе, налитое в чашку, постепенно охлаждается, нагревая воздух. Но теплая кофе в чашке никогда не закипит при охлаждении окружающего воздуха. Итак, энергия всегда передается сама собой от тел с высокой температурой к телам с низкой температурой, то есть только в одном направлении. Таким образом, необратимые процессы - процессы, которые могут протекать в одном, определенном направлении.
Любой обратимый процесс является равновесным. Оборачиваемость равновесного процесса, что происходит в системе, исходит из того, что ее промежуточный состояние является состоянием термодинамического равновесия, для него «все равно», идет процесс в прямом или обратном направлении. Очевидно, что неравновесный процесс не может быть обратимым, он всегда необратим. Обратимые процессы - это идеализация реальных процессов. Но в конкретных случаях условия протекания термодинамических процессов такие, которые приблизительно можно считать обратимыми.