Какие процессы протекают в природе обратимые или необратимые ответ кратко
Обновлено: 07.07.2024
Молекулярная физика - это раздел физики, который рассматривает свойства макроскопических тел и их агрегатные состояния с точки зрения их молекулярного строения, взаимодействия и движения молекул. Она изучает явления, происходящие внутри макроскопических тел.
Основы молекулярной физики были заложены трудами Ломоносова, Джоуля, Больцмана, Клаузиуса, Максвелла и других ученых. Благодаря их трудам молекулярная физика прочно утвердилась в науке. Непосредственным опытным подтверждением молекулярно-кинетической теории являются процесс диффузии, броуновского движения, распространения запаха и многие другие явления.
Движение каждой молекулы в веществе может быть описано законами классической механики. Однако число молекул в веществе чрезвычайно велико, направления и величины скоростей молекул совершенно случайны и непрерывно изменяются так, что становится невозможным охватить уравнениями движения всю совокупность молекул и сделать какие-либо выводы об их поведении.
Тем не менее, состояние вещества и его изменение определяется заданием небольшого числа определенных параметров, как температура, давление, объем, плотность и т.д., значения которых невозможно указать на основе решений уравнений классической механики. Дело в том, что свойства огромного числа молекул подчиняется особым, статистическим закономерностям. Статистическая физика изучает статистические закономерности, описывающие поведение большой совокупности объектов. Она основывается на теории вероятностей и позволяет вычислять средние значения величин, характеризующих движение всей совокупности молекул (средние скорости молекул, средние кинетические энергии, средние значения импульса и т. д.) и на этой основе истолковывает свойства вещества, непосредственно наблюдаемые на опыте (давление, температура и т.д.). В этом состоит суть молекулярно-кинетического изучения вещества.
Наряду со статистическим, существует термодинамический метод изучения вещества. В отличие от статистического метода термодинамический метод не интересуется строением вещества. Термодинамика изучают условия превращения энергии и характеризует их с количественной стороны.
В основе термодинамики лежит небольшое число закономерностей, установленных на основе большого числа опытных фактов и получивших название начала термодинамики.
У статистической физики и термодинамики общий предмет изучения – свойства вещества и происходящие в нем процессы. Подходя к изучению этих свойств с разных точек зрения, эти методы взаимно дополняют друг друга.
Совокупность тел, могущих обмениваться энергией между собой и с внешними телами, не входящими в эту систему, называется термодинамической системой. Одним из основных понятий термодинамики является понятие состояния системы. Состояние системы определяется совокупностью значений всех величин, характеризующих физические свойства системы и называемых термодинамическими параметрами (температура, давление плотность, теплоемкость, электропроводность и т. д.). Состояние системы называется стационарным, если значения всех термодинамических параметров не изменяются во времени. Стационарное состояние называется равновесным, если его неизменность не обусловлена протеканием каких-либо процессов во внешних по отношению к данной системе телах.
Исследования показывают, что параметры состояния тел взаимно связаны и могут быть выражены друг через друга. Поэтому термодинамическое состояние задается только ограниченным числом параметров состояния. Такие параметры называются основными параметрами состояния. Важнейшими параметрами состояния химически однородных систем являются плотность, объем, давление, температура. И между этими параметрами существует связь, выражаемая в виде математического уравнения . Уравнение, связывающее основные параметры состояния, называется уравнением состояния системы.
Обратимые и необратимые процессы, пути изменения состояния термодинамической системы. Процесс называют обратимым, если он допускает возвращение рассматриваемой системы из конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке. При этом в исходное состояние возвращается не только система, но и среда.
Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. При этом предполагается, что равновесие существует между отдельными частями рассматриваемой системы и на границе с окружающей средой. Обратимый процесс - идеализированный случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамических параметров. Скорость установления равновесия должна быть больше, чем скорость рассматриваемого процесса.
Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы называют необратимым.
Любой процесс в нашем мире - НЕОБРАТИМ: падение камня, таяние льда, остывание чашки чая, рост и развитие живых организмов . и т. д. , и т. п.
На практике ОБРАТИМЫЙ процесс реализовать невозможно. Понятие "обратимый процесс" имеет теоретическую важность в термодинамике.
Термодинамическая обратимость процесса отличается от химической обратимости. Химическая обратимость (например, гидролиз солей) характеризует направление процесса, а термодинамическая — способ его проведения. Объяснение см. у Елены Розмарицы или в Интернете.
Обратимый процесс считается в физике процессом, который возможен для проведения в обратном направлении таким образом, что система будет подвержена прохождению тех же состояний, но в обратных направлениях.
Рисунок 1. Обратимые и необратимые процессы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Необратимый процесс считается процессом, самопроизвольно протекающим исключительно в одном направлении.
Термодинамический процесс
Рисунок 2. Термодинамические процессы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Термодинамический процесс представляет непрерывное изменение состояний системы, которое происходит в итоге ее взаимодействий с окружающей средой. Внешним признаком процесса будет считаться в таком случае изменение хотя бы одного параметра состояния.
Реальные процессы изменения состояния проистекают при условии присутствия значительных скоростей и разностей потенциалов (давлений и температур), существующих между системой и средой. В подобных условиях появится сложное неравномерное распределение параметров и функций состояния, исходя из объема системы, пребывающей в неравновесном состоянии. Термодинамические процессы, предусматривающие прохождение системы через ряд неравновесных состояний, будут называться неравновесными.
Готовые работы на аналогичную тему
Изучение неравновесных процессов считается сложнейшей для ученых задачей, поскольку разработанные в рамках термодинамики методы приспособлены в основном для исследования равновесных состояний. К примеру, неравновесный процесс весьма сложно рассчитывается посредством уравнений состояния газа, применимых для равновесных условий, в то время, как в отношении всего объема системы давление и температура обладают равными значениями.
Возможно было бы выполнять приближенный расчет неравновесного процесса путем подстановки в уравнение средних значений параметров состояния, но в большинстве случаев осреднение параметров по объему системы становится невозможным.
В технической термодинамике в рамках исследования реальных процессов условно принимают распределение параметров состояния равномерным образом. Это, в свою очередь, позволяет воспользоваться уравнениями состояния и иными расчетными формулами, полученными с целью равномерного распределения в системе параметров.
В некоторых конкретных случаях погрешности, обусловленные подобным упрощением, незначительны и при расчете реальных процессов их возможно не учитывать. Если в результате неравномерности процесс ощутимо отличается от идеальной равновесной модели, то в расчет внесут соответствующие поправки.
Условия равномерно распределенных параметров в системе при изменении ее состояния, по существу подразумевают взятие идеализированного процесса в качестве объекта исследования. Подобный процесс при этом состоит из бесконечно большого количества равновесных состояний.
Такой процесс возможно представить в формате протекающего настолько медленно, что в каждый конкретный момент времени в системе установится практически равновесное состояние. Степень приближения такого процесса к равновесному окажется тем большей, чем меньшей будет при этом скорость изменения системы.
В пределе мы приходим к бесконечно медленному процессу, предоставившему непрерывную смену для состояний равновесия. Подобный процесс равновесного изменения состояния будет называться квазистатическим (или как бы статическим). Такому виду процесса будет соответствовать бесконечно малая разность потенциалов между системой и окружающей средой.
При обратном направлении квазистатического процесса система будет проходить через состояния, аналогичные тем, что происходят в прямом процессе. Такое свойство квазистатических процессов называют обратимостью, а сами процессы при этом являются обратимыми.
Обратимый процесс в термодинамике
Рисунок 3. Обратимый процесс в термодинамике. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Обратимый процесс (равновесный) – представляет термодинамический процесс, способный к прохождению и в прямом, и в обратном направлении (за счет прохождения через одинаковые промежуточные состояния), система при этом возвращается в исходное состояние без энергетических затрат, а в окружающей среде не остается никаких макроскопических изменений.
Обратимый процесс возможно в абсолютно любой момент времени заставить протекать в обратном направлении, за счет изменения какой-либо независимой переменной на бесконечно малую величину. Обратимые процессы могут давать наибольшую работу. Большую работу от системы получить невозможно ни при каких условиях. Это придает теоретическую важность обратимым процессам, реализовать которые на практике также нереально.
Такие процессы протекают бесконечно медленно, и становится возможным лишь приблизиться к ним. Важно отметить существенное отличие термодинамической обратимости процесса от химической. Химическая обратимость будет характеризовать направление процесса, а термодинамическая – способ, при котором он будет проводиться.
Понятия обратимого процесса и равновесного состояния играют очень значимую роль в термодинамике. Так, каждый количественный вывод термодинамики будет применим исключительно в отношении равновесных состояний и обратимых процессов.
Необратимые процессы термодинамики
Необратимый процесс невозможен к проведению в противоположном направлении посредством все тех же самых промежуточных состояний. Все реальные процессы считаются в физике необратимыми. В качестве примеров таких процессов выступают следующие явления:
- диффузия;
- термодиффузия;
- теплопроводность;
- вязкое течение и др.
Переход кинетической энергии (для макроскопического движения) в теплоту через трение (во внутреннюю энергию системы) будет представлять собой необратимый процесс.
Все осуществляемые в природе физические процессы подразделяются на обратимые и необратимые. Пусть изолированная система вследствие некоего процесса осуществит переход из состояния А в состояние В и затем возвратится в свое изначальное состояние.
Процесс, в таком случае, станет обратимым в условиях вероятного осуществления обратного перехода из состояния В в А через аналогичные промежуточные состояния таким путем, чтобы при этом не оставалось совершенно никаких изменений в окружающих телах.
Если осуществление подобного перехода невозможно и при условии сохранения по окончании процесса в окружающих телах или внутри самой системы каких-либо изменений, то процесс окажется необратимым.
Любой процесс, сопровождающийся явлением трения, станет необратимым, поскольку, в условиях трения, часть работы всегда превратится в тепло, оно рассеется, в окружающих телах сохранится след процесса – (нагревание), что превратит процесс (с участием трения) в необратимый.
Идеальный механический процесс, выполняемый в консервативной системе (без сил трения), стал бы обратимым. Примером подобного процесса можно считать колебания на длинном подвесе тяжеловесного маятника. По причине незначительной степени сопротивления среды, амплитуда маятниковых колебаний становится практически неизменной на протяжении продолжительного времени, кинетическая энергия колеблющегося маятника при этом оказывается полностью переходящей в его потенциальную энергию и обратно.
В качестве важнейшей принципиальной особенности всех тепловых явлений (где участвует громаднейшее количество молекул), будет выступать их необратимый характер. Примером процесса такого характера можно считать расширение газа (в частности, идеального) в пустоту.
Итак, в природе наблюдается существование двух видов принципиально различных процессов:
Согласно заявлению М. Планка, сделанного однажды, различия между такими процессами, как необратимые и обратимые, будут лежать значительно глубже, чем, к примеру, между электрическими и механическими разновидностями процессов. По этой причине, его с большим основанием (сравнительно с любым другим признаком) имеет смысл выбирать как первейший принцип в рамках рассмотрения физических явлений.
Основное различие между обратимым процессом и необратимым процессом состоит в том, что обратимый процесс может происходить в обоих направлениях, тогда как необратимый процесс происходит только в одном направлении.
Обратимый процесс против необратимого процесса
Обратимый процесс — это химический процесс термодинамики, который может изменить свое направление, тогда как необратимый процесс — это химический процесс термодинамики, который не может изменить свое направление. Обратимый процесс может протекать в обоих направлениях с обратной стороны; необратимый процесс может происходить только в одном направлении. Обратимый процесс используется для получения начального состояния химической реакции; с другой стороны, необратимый процесс не может дать начальное состояние химической реакции.
Обратимый процесс — это процесс, в котором реагенты могут восстанавливаться, в то время как необратимый процесс — это процесс, в котором все реагенты полностью расходуются. Обратимый процесс — это химическая реакция, которая может происходить как в прямом, так и в обратном направлении, тогда как необратимый процесс — это химическая реакция, которая может происходить только в прямом направлении.
Обратимая реакция всегда происходит в закрытой системе, тогда как необратимый процесс происходит в открытой системе. Обратимый процесс — это процесс, в котором может установиться динамическое равновесие, тогда как необратимый — это процесс, в котором невозможно установить динамическое равновесие. В обратимом процессе в системе происходит много изменений, в то время как в необратимом процессе в системе происходят ограниченные изменения.
Для запуска обратимого процесса требуется небольшое усилие, тогда как для запуска необратимого процесса требуется большое усилие. В обратимом процессе объем выполненной работы больше, тогда как в необратимом процессе объем выполненной работы меньше.
Сравнительная таблица
| Обратимый процесс | Необратимый процесс |
| Обратимый процесс — это химический процесс, который может протекать как в прямом, так и в обратном направлении. | Необратимый процесс — это процесс, который может идти только в прямом направлении. |
| Система | |
| Закрытая система | Открытая система |
| Движущая сила | |
| Маленькая движущая сила. | Большая движущая сила. |
| Направления | |
| Прямое и обратное направление | Только прямое направление |
| Начальное состояние | |
| Начальное состояние может быть получено | Начальное состояние так и не было получено |
| Завершение реакции | |
| Никогда не завершено | Предполагается завершить |
| Равновесие | |
| Динамическое равновесие может установить | Не удается установить динамическое равновесие |
| Работа сделана | |
| Проделан большой объем работы | Меньше проделанной работы |
Что такое обратимый процесс?
Обратимый процесс — это химический процесс термодинамики, который может протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Обратимая реакция может колебаться в своем направлении. Это процесс, в котором реагенты и продукты постоянно меняют свою концентрацию. Это процесс, в котором реагенты превращаются в продукты, а продукты бок о бок превращаются в реагенты.
В обратимом процессе требуется небольшое усилие, чтобы начать реакцию, состоящую из множества более мелких этапов. Вот почему в этом процессе делается больше работы. Обратимый процесс никогда не завершается, и во время процесса может установиться динамическое равновесие, в котором количество реагентов и продуктов становится равным.
Это процесс, в котором мы можем получить начальное состояние системы или химической реакции. Во время обратимого процесса происходит несколько отклонений.
Что такое необратимый процесс?
Необратимый процесс — это химический процесс термодинамики, который может происходить только в прямом направлении. Этот процесс никогда не может изменить направление процедуры. Это процесс, в котором реагенты полностью расходуются и превращаются в продукты.
В необратимом процессе для начала химической реакции требуется большое количество энергии. Это может произойти только за один шаг. Вот почему объем работы в процессе очень небольшой. Можно предположить, что необратимый процесс завершает реакцию.
Это процесс, в котором невозможно установить динамическое равновесие, состояние, в котором количество реагирующих веществ и продуктов становится равным. Это процесс, при котором, однажды начавшаяся реакция, никогда не сможет вернуться к исходной стадии. На протяжении всего процесса происходит очень ограниченное отклонение.
Ключевые отличия
- Обратимый процесс может изменить свое направление с обеих сторон реакции, тогда как необратимый процесс не может изменить свое направление с обеих сторон химической реакции.
- Обратимый процесс может происходить с обеих сторон; С другой стороны, необратимый процесс может происходить только с одной стороны.
- Обратимый процесс применяется для определения предварительного состояния биохимической реакции; с другой стороны, необратимый процесс не может дать предварительного состояния биохимической реакции.
- Обратимый процесс может восстановить свои реагенты, в то время как необратимый процесс может потребить все свои реагенты.
- Обратимый процесс может продолжаться как в прямом, так и в обратном направлении, тогда как необратимый процесс может продолжаться только в прямом направлении.
- Обратимый процесс всегда происходит в закрытой системе, тогда как необратимый процесс происходит в незаблокированной системе.
- Обратимый процесс — это химический процесс, который может установить химическое равновесие, тогда как необратимый процесс не может установить химическое равновесие.
- В обратимом процессе в системе происходит множество вариаций, в то время как при необратимом процессе в системе происходят ограниченные вариации.
- Небольшая сила, которая может вызвать реакцию, необходима для начала обратимого процесса, тогда как большая сила, которая может вызвать реакцию, необходима для начала необратимого процесса.
- В обратимом процессе работы больше, в то время как в необратимом процессе работы немного.
Заключение
Вышеупомянутое обсуждение заключает, что как обратимый процесс, так и необратимый процесс являются типами химических реакций термодинамики. Обратимый процесс — это химический процесс, который может протекать как в прямом, так и в обратном направлении, тогда как необратимый процесс — это процесс, который может происходить только в прямом направлении.
Разница между обратимым и необратимым процессом - Разница Между
Содержание:
Основное отличие - обратимый и необратимый процесс
Термины обратимый и необратимый используются в термодинамике для описания поведения системы. Здесь процесс, который происходит в этой системе, может быть назван либо как обратимый процесс, либо как необратимый процесс. Основное различие между обратимым и необратимым процессом состоит в том, что обратимый процесс - это термодинамический процесс, который можно повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние, тогда как необратимый процесс - это термодинамический процесс, который нельзя повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние системы.
Ключевые области покрыты
1. Что такое обратимый процесс
- Определение, объяснение признаков с примерами
2. Что такое необратимый процесс
- Определение, объяснение признаков с примерами
3. В чем разница между обратимым и необратимым процессом
- Сравнение основных различий
Ключевые слова: конечные изменения, бесконечно малые, необратимые, обратимые, термодинамические
Что такое обратимый процесс
Обратимый процесс - это процесс, который можно повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние системы. После завершения определенной химической реакции (процесса) начальное состояние системы изменяется. Другими словами, когда система подвергается определенному процессу, система изменяется из своего начального состояния в конечное состояние. Если мы можем повернуть процесс вспять, чтобы получить начальное состояние обратно, мы называем этот процесс обратимым процессом.
Давайте рассмотрим систему, которая была изменена из состояния A в состояние B. Начальное состояние системы - это A, а конечное состояние - B. Если мы можем повернуть вспять процесс, вызвавший это изменение, этот процесс является обратимым процессом. Однако этот обратный процесс должен дать исходное состояние A, а свойства окружающей среды должны быть одинаковыми (без изменения термодинамических свойств).
Рисунок 01: Обратимый процесс
Обратимый процесс может быть полностью изменен, чтобы восстановить начальное состояние, которое не показывает никаких признаков того, что система подверглась этому процессу. Есть две важные вещи для того, чтобы произошел обратимый процесс. Процесс должен произойти за бесконечно малое время. Это означает, что процесс должен занять время, которое невозможно измерить. Начальное и конечное состояние системы должны быть в равновесии друг с другом. В противном случае процесс необратим.
Что такое необратимый процесс
Необратимый процесс - это термодинамический процесс, который нельзя повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние системы. Это означает, что если система претерпевает необратимый процесс, система переводится в конечное состояние, и мы не можем получить исходное состояние обратно путем обращения процесса в обратном направлении.
Эти типы процессов также называют естественными процессами, потому что почти все процессы, происходящие в природе, являются необратимыми. Для необратимых процессов требуется измеримое время, и в этой системе нет равновесий. Энтропия системы изменяется из-за необратимого процесса, и это изменение не может быть отменено. Необратимый процесс может быть описан как термодинамический процесс, который выходит из равновесия. Здесь вносятся конечные изменения.
Рисунок 2: необратимый процесс
Некоторые примеры необратимых процессов включают поток воды с высокого уровня на более низкий уровень, тепловой поток из более теплого места в более холодное место, выпуск газа в вакуумную систему и т. Д.
Разница между обратимым и необратимым процессом
Определение
Обратимый процесс: Обратимый процесс - это процесс, который можно повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние системы.
Необратимый процесс: Необратимый процесс - это термодинамический процесс, который нельзя повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние системы.
обратимость
Обратимый процесс: Обратимые процессы можно обратить вспять.
Необратимый процесс: Необратимые процессы не могут быть обращены вспять.
Изменения в Системе
Обратимый процесс: Бесконечные изменения происходят в системе в обратимых процессах.
Необратимый процесс: Конечные изменения происходят в системе в необратимых процессах.
равновесный
Обратимый процесс: Существует равновесие между начальным состоянием и конечным состоянием системы, в которой произошел обратимый процесс.
Необратимый процесс: В системах, где произошел необратимый процесс, равновесий нет.
Заключение
Обратимые и необратимые процессы - это термодинамические процессы, которые могут происходить в термодинамической системе. Основное различие между обратимым и необратимым процессами состоит в том, что обратимый процесс - это термодинамический процесс, который можно повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние, тогда как необратимый процесс - это термодинамический процесс, который нельзя повернуть вспять, чтобы получить начальное состояние системы.
Рекомендации:
Читайте также: