Hauptunterschied – zyklischer vs. reversibler Prozess
Kreisprozess und reversibler Prozess beziehen sich auf Anfangs- und Endzustände eines Systems nach Abschluss einer Arbeit. Die Anfangs- und Endzustände des Systems beeinflussen diese Prozesse jedoch auf zwei verschiedene Arten. Beispielsweise sind bei einem zyklischen Prozess der Anfangs- und der Endzustand nach Abschluss des Prozesses identisch, aber bei einem reversiblen Prozess kann der Prozess umgekehrt werden, um seinen Anfangszustand zu erh alten. Dementsprechend kann ein Kreisprozess als reversibler Prozess betrachtet werden. Aber ein umkehrbarer Prozess ist nicht notwendigerweise ein zyklischer Prozess, es ist nur ein Prozess, der umkehrbar ist. Dies ist der Hauptunterschied zwischen einem zyklischen und einem reversiblen Prozess.
Was ist ein zyklischer Prozess?
Der Kreisprozess ist ein Prozess, bei dem das System in denselben thermodynamischen Zustand zurückkehrt, in dem es begonnen hat. Die Gesamtenthalpieänderung in einem Kreisprozess ist gleich Null, da es keine Änderung des thermodynamischen End- und Anfangszustands gibt. Mit anderen Worten, die innere Energieänderung in einem Kreisprozess ist ebenfalls Null. Denn wenn ein System einen zyklischen Prozess durchläuft, sind die anfänglichen und endgültigen inneren Energieniveaus gleich. Die vom System in einem Kreisprozess verrichtete Arbeit ist gleich der vom System aufgenommenen Wärme.
Was ist ein reversibler Prozess?
Ein reversibler Prozess ist ein Prozess, der umgekehrt werden kann, um seinen Anfangszustand zu erreichen, selbst nachdem der Prozess abgeschlossen ist. Dabei befindet sich das System im thermodynamischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung. Daher erhöht es nicht die Entropie des Systems oder der Umgebung. Ein reversibler Prozess kann durchgeführt werden, wenn der Gesamtwärme- und der Gesamtarbeitsaustausch zwischen dem System und der Umgebung Null sind. Dies ist in der Natur praktisch nicht möglich. Es kann als hypothetischer Prozess betrachtet werden. Denn es ist wirklich schwierig, einen reversiblen Prozess zu erreichen.
Was ist der Unterschied zwischen zyklischem und reversiblem Prozess?
Definition:
Zyklischer Prozess: Ein Prozess wird als zyklisch bezeichnet, wenn der Anfangszustand und der Endzustand eines Systems nach der Ausführung eines Prozesses identisch sind.
Reversibler Prozess: Ein Prozess wird als reversibel bezeichnet, wenn das System nach Abschluss des Prozesses wieder in seinen Ausgangszustand zurückversetzt werden kann. Dies geschieht durch eine infinitesimale Änderung einer Eigenschaft des Systems.
Beispiele:
Zyklischer Prozess: Die folgenden Beispiele können als zyklische Prozesse betrachtet werden.
- Ausdehnung bei konstanter Temperatur (T).
- Wärmeabfuhr bei konstantem Volumen (V).
- Kompression bei konstanter Temperatur (T).
- Wärmezufuhr bei konstantem Volumen (V).
Reversibler Prozess: Reversible Prozesse sind ideale Prozesse, die praktisch nie erreicht werden können. Aber es gibt einige reale Prozesse, die als gute Annäherungen betrachtet werden können.
Beispiel: Carnot-Zyklus (ein theoretisches Konzept, das 1824 von Nicolas Léonard Sadi Carnot vorgeschlagen wurde.
Annahmen:
- Der sich im Zylinder bewegende Kolben erzeugt während der Bewegung keine Reibung.
- Die Wände von Kolben und Zylinder sind perfekte Wärmeisolatoren.
- Die Übertragung der Wärme beeinflusst nicht die Temperatur der Quelle oder Senke.
- Arbeitsflüssigkeit ist ein ideales Gas.
- Kompression und Expansion sind reversibel.
Eigenschaften:
Kreisprozess: Die am Gas verrichtete Arbeit ist gleich der vom Gas verrichteten Arbeit. Außerdem ist die innere Energie und die Enthalpieänderung im System bei einem Kreisprozess gleich Null.
Reversibler Prozess: Bei einem reversiblen Prozess befinden sich die Systeme im thermodynamischen Gleichgewicht miteinander. Dazu sollte der Prozess in verschwindend kleiner Zeit ablaufen und der Wärmeinh alt des Systems während des Prozesses konstant bleiben. Daher bleibt die Entropie des Systems konstant.
