Reversible Prozesse, bei denen kein mechanisches oder thermisches Gleichgewicht erreicht wird

Die Definition eines reversiblen thermodynamischen Prozesses erfordert zu jedem Zeitpunkt das mechanische Gleichgewicht (gleiche Drücke) und das thermische Gleichgewicht (gleiche Temperaturen) des Systems in einem quasistatischen Prozess.

Aber es gibt Fälle von Prozessen, bei denen eine der beiden Arten von Gleichgewicht nicht erreicht werden kann.

Kann man diese Prozesse überhaupt als „reversibel“ bezeichnen?

Ich mache zwei Beispiele

  1. Quasistatischer Prozess in einem vollständig adiabatischen Tank mit zwei verschiedenen Gasen bei unterschiedlichen Temperaturen: Mechanisches Gleichgewicht immer vorhanden, aber thermisches Gleichgewicht (zwischen den beiden Gasen) nicht unbedingt erreicht.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
  1. Isochorischer quasistatischer Prozess eines Gases in starrem und diathermischem Tank: thermisches Gleichgewicht immer vorhanden, aber mechanisches Gleichgewicht (zwischen dem Gas und der Umgebung) nicht unbedingt erreicht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Innenwand im ersten Beispiel ist diathermisch, richtig? Welcher Prozess findet im zweiten Beispiel statt? Da der Tank starr ist und diathermische Wände hat, sehe ich keine Entwicklung.
@Diracology Nein, es ist auch adiabat. Ich spreche von einem generischen Prozess, z. B. wird den Systemen etwas Arbeit oder Wärme zugeführt, und der Punkt ist, soweit ich sehen kann, dass thermisches (im ersten) und mechanisches (im zweiten) Gleichgewicht nicht erreicht wird
Aber wenn die Wände alle adiabat sind, findet kein Wärmeaustausch zwischen den Systemen statt.
@Diracology Ja, tut mir leid, ich meinte, dass Arbeit (und keine Wärme) mit dem System ausgetauscht wird 1. B. die Innenwand bewegt, und Wärme (keine Arbeit) wird mit ausgetauscht 2. zum Beispiel mit einem elektrischen Widerstand, der die Leistung innerhalb der Box abführt
Ich denke, Sie denken an das Problem des "adiabatischen Kolbens". Es hat eine enorme Literatur, suchen Sie einfach google.com/?gws_rd=ssl#q=adiabatic+piston+problem und genießen Sie es!

Antworten (2)

Es hängt davon ab, was Sie als System betrachten . Wenn das System der gesamte Behälter ist, dann gibt es keine thermodynamischen Vorgänge, ob quasistatisch oder nicht, auf dem System durch die äußere Umgebung. Und wie Sie sagten, befindet sich das System nicht im thermischen Gleichgewicht.

Wenn Sie über thermodynamische Vorgänge sprechen, müssen Sie ein System und eine Umgebung definieren. In diesem Fall ist einer der Unterteile das System und der andere die Umgebung. In Ihrem Beispiel ist der quasistatische Prozess reversibel und das System (das Gas Ihrer Wahl) befindet sich während des Prozesses im thermodynamischen Gleichgewicht.

Ok, wahrscheinlich habe ich diesen Punkt verpasst, aber in 1. wähle ich als System die ganze Kiste (beide Teile und damit beide Gase) und als Umgebung den äußeren Raum (sagen wir bei Temperatur T 0 ), dann wird die Mittelwand quasi statisch durch Austausch von Arbeit bewegt , die Temperaturen der beiden Gase in jedem Gleichgewichtszustand würden sich voneinander unterscheiden und voneinander abweichen T 0 , das ist T 1 ≠ T 2 ≠ T 0 in jedem Zwischenzustand des (reversiblen?) Prozesses. Wäre dieses Szenario ein gutes für meine Zweifel?
Ja, vereinbart, dass die Temperaturen unterschiedlich sein werden, das gesamte System das thermodynamische Gleichgewicht nicht erreichen wird, weil die Temperatur nicht gleichmäßig ist, und dies auch bleiben wird, bis die Wand schließlich nicht adiabat wird (was eine gute Annäherung für kurze Prozesse ist, aber nicht, wenn Sie warten lange genug in einem realen physikalischen System.

Ein reversibler Prozess ist durch eine kontinuierliche Folge von thermodynamischen Gleichgewichtszuständen für jedes System gekennzeichnet, das Sie in Betracht ziehen. Damit Ihr System einen reversiblen Prozess durchläuft, dürfen sich sein Druck und seine Temperatur während des gesamten Prozesses nur geringfügig von denen seiner Umgebung unterscheiden. Und es darf während des Prozesses keine räumlichen Temperatur- oder Druckschwankungen innerhalb des Systems geben (es sei denn, diese verschiedenen Teile des Systems sind während des gesamten Prozesses sowohl thermisch als auch mechanisch voneinander isoliert).

Danke für diese klare und vollständige Antwort! Es gibt eine Sache, die ich nicht ganz verstanden habe: Muss das thermodynamische Gleichgewicht innerhalb des Systems oder zwischen dem System und der Umgebung oder beiden sein? Soweit ich weiß, muss das System im Gleichgewicht sein und es muss auch mit der Umgebung im Gleichgewicht sein, ist das möglicherweise richtig?
Wenn das System einen reversiblen Prozess durchläuft, muss das System selbst eine kontinuierliche Folge von thermodynamischen Gleichgewichtszuständen durchlaufen. Aber die Umgebung muss nicht. Wenn Sie beispielsweise manuell eine allmähliche adiabatische Kompression eines Gases anwenden, erfährt das System (bestehend aus dem Gas) einen reversiblen Prozess, aber Ihr Körper, der mit allen Arten von thermodynamischen Irreversibilitäten verbunden ist, erfährt keinen irreversiblen Prozess Verfahren.
Reversible Prozesse, bei denen kein mechanisches oder thermisches Gleichgewicht erreicht wird
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