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📜  可逆和不可逆过程

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.380000             🧑  作者: Mango

可逆和不可逆过程

热力学是一门旨在研究能量转换为热和机械功，并将能量从一点流向另一点的科学。它说明了自然界中许多过程的原因，例如融合、冷冻、蒸发和升华过程，这也与物质的性质有关。

在热力学中，当热量从热物体流向冷物体或相反时，会发生两个过程：

  1. 不可逆转的过程。
  2. 可逆过程。

不可逆过程

不可逆过程是发生在所有自然过程中的自发过程。热量自发地从热的物体流向冷的物体，而没有回到热的物体上，这意味着这个过程是单向的。一旦该过程开始，对象状态就会改变。在前面的例子中融化奶泡被认为是一个不可逆的过程。热量从咖啡流向牛奶泡沫。进入牛奶的泡沫，热量会导致牛奶分子之间的紊乱，从而重新排列分子的顺序。因此，牛奶泡沫不再是泡沫。通常，这个过程会使宇宙的熵发生重大变化，因为它更有可能发生。

其他示例

  1. 将机械能转化为热能，通过汽车刹车使汽车停下来。
  2. 使地球表面的炽热岩浆结晶形成炽热的岩石。
  3. 将蔬菜浸泡在水和盐溶液中发酵。

可逆过程

可逆过程与不可逆过程相反。热量以两个相反的方向流向物体。如果该过程结束，则对象状态可以在该过程发生的相同条件下回到其初始状态。这是一个非自发的过程，它只发生在物体与其周围环境之间存在热力学平衡的情况下，并且物体或其周围环境的条件发生了微小的变化。例如，如果你将一块冰（0°C）放入一个封闭的盒子（0°C），那么你对立方冰或封闭盒子的温度做出非常小的变化，立方冰一段时间后会融化。这种过程不会影响宇宙的熵，它只会发生在无穷小的水平上。

其他示例

  1. 25 °C 时两个物体之间的缓慢热流。
  2. 空气的缓慢绝热压缩。
  3. 将物体推到无摩擦的表面上。

不可逆过程与可逆过程的比较。

Irreversible processReversible process 
It is spontaneous, it happens in nature.  It is unspontaneous, it doesn’t happen in nature. 
Heat flows from the hotter body to the cooler body only. (One direction)Heat flows between the hot body and the cool body in reversed directions. 
It only requires different temperatures. It requires (1) thermodynamic equilibrium (2) an infinitesimal change of the body or its surroundings conditions.
It creates a significant change of the universe’s entropy. It does not influence the universe’s entropy. 
It increases the disorder of the molecules, particles and so on.It Doesn’t change the disorder of the molecules, particles and so on.
The object can’t return to its initial state.The object can return to its initial state.

示例问题

问题1：下列哪一项被认为是可逆过程。

  1. 在 85 °C 下烘烤坚果。
  2. 烧报纸。
  3. 氦气的缓慢等温膨胀。

回答：

问题2：确定两个物体之间的热量流动很慢是处于热平衡可逆还是不可逆过程。

回答：

问题3：确定点燃木头进入壁炉取暖房间的过程是可逆的还是不可逆的。

回答：

问题4：确定将1公斤0℃的水结合成1公斤100℃的水是可逆过程还是不可逆过程。

回答：

问题5：下列哪一项被认为是可逆过程。

  1. 混合蛋糕的成分。
  2. 在炎热的天气融化冰淇淋。
  3. 甲烷气体的准静态压缩。

回答：

问题6：确定将热量流到15°C的锅中放入150°C的烘箱中的过程是可逆的还是不可逆的过程。

回答：