Re: [問題] 熱力學可逆過程

[silverywings (puss)]

※ 引述《YOwOYa (Anywayne)》之銘言：
: 請教一下關於熱力學中的可逆過程，
: 要達到可逆的過程的標準應是：
: 1.過程需為準靜態
: 2.過程不得有摩擦
: 3.傳遞熱時必須發生在等溫，或溫度為無窮小變化
: (1似乎包含3？
: (以上三點是我從清大開放式課程，林秀豪教授的筆記中看到的)

準平衡(靜態)過程在描述一系統進行一極緩慢且趨近平衡的過程 因為有足夠的時間(無限長)讓系統內部不同位置的各種性質保持均值 也就是系統內無任何不可逆性 故此系統也可以沿相同路徑回覆初始狀態
這邊如果變化無限小 也代表了熱傳無限小才有可能達成

: 卡諾循環之所以能為最大效率，就是利用了他能「逆著循環」這個特性，也就是讓功，熱
: 傳遞方向相反。
: 整個重點大概就在於，逆循環的功與熱，都能跟正循環(？)的功熱差一負號，若能滿足此，

可逆差一個負號要怎麼證明是最大效率？
而它之所以能代表熱機最大效率
是因為卡諾熱機的熱效率(η)推到出來
η = 1 - Th / Tl   而一般熱機效率
η = 1 - Qh / Ql
Th Tl 分別為一循環的最高和最低溫
Qh Ql 為輸入熱和排出熱
從克勞休斯不等式
一定會發現在相同溫差下 Th/Tl 小於 Qh/Ql
所以卡諾是最大效率

: 卡諾定理就能被證明了。
: 那為什麼他一定要滿足這三點？
: 二似乎還能理解，那一跟三呢？

卡諾循環是由四個可逆循環組成 若不滿足這三點那就不可逆了 也不能說逆回去只是差一個負號

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推 YOwOYa: 感謝大大回覆，關於最大效率的證明請看下圖
→ YOwOYa: http://i.imgur.com/7nvghwM.jpg
→ YOwOYa: http://i.imgur.com/PXPTx1G.jpg
→ YOwOYa: 同樣接來自清大開放式課程，林教授的筆記。
推 YOwOYa: 為什麼要準靜態才會沒有任何不可逆性？
→ wohtp: 例如說氣體推活塞膨脹。假如不是準靜態，氣體就有巨觀的動
→ wohtp: 能。
→ wohtp: 可以看成是氣體拿自己的內能去做功在自己身上。
→ wohtp: 可是最後活塞得要停下來，動能哪去了？是因為摩擦力而停下
→ wohtp: 來的，所以只好又變成熱。
→ wohtp: 所以不是準靜態膨脹就一定會增熵。
→ wohtp: 更一般上來看，如果你的過程是某物理量X的改變，通常也會有
→ wohtp: 廣義上的「動能」，改變 X 一樣要花能量。
→ wohtp: 所以同樣適用上面關於膨脹的說法。
→ recorriendo: 原PO問題應該是 怎麼證明「任何」不準靜過程都不可逆
→ wohtp: 如果沒有巨觀動能，那變化快慢其實沒差不是嗎
推 YOwOYa: 回W大，你巨觀的動能指的是質心速度Vcm嗎？
→ YOwOYa: 回r大，對差不多是這樣，希望能瞭解可逆真正的意涵
→ wohtp: 這個例子是質心動能，但是一般來說不一定。
→ wohtp: 例如均勻球型向外膨脹的質心動能是零。
→ wohtp: 我覺得我講的就是非準靜過程必定不可逆的物理圖像啊
推 YOwOYa: 回w大，有看到一個說法是，
→ YOwOYa: 熱力學研究的是平衡態，若非準靜態過程怎麼知道他的狀態函
→ YOwOYa: 數，又如何做逆循環？
→ YOwOYa: 這樣的說法也對吧？
推 irrotation: 看你的可逆範圍到哪裡 例如全可逆熱機是卡諾循環
→ irrotation: 全可逆需包括系統內部過程(無摩擦) 外部(如等溫熱傳)
→ irrotation: 熱力學循環(如Otto或Diesel)是設定各過程無摩擦 所以
→ irrotation: 只能稱作內可逆循環 而有別於卡諾的全可逆
→ irrotation: 熱機"全可逆"的關鍵在於 工程上無法達到等溫熱傳
→ irrotation: 除非是維持在飽和相變化的狀態 否則等溫熱傳很困難