Равновесен е процесът, който може да се представи като последователност от равновесни състояния: параметрите на системата се променят толкова бавно, че във всеки момент тя е в равновесие. Всички реални процеси са неравновесни, но често се разглеждат като равновесни с приближение.
Какво е процес в макросистема
Когато някои от параметрите на една макросистема се изменят с времето, казваме, че в системата протича процес. Например ако обемът на дадено количество газ нараства, протича процес на разширение на газа. При него освен обемът могат да се променят налягането, температурата и други параметри.
Равновесни процеси
Процесът е равновесен, ако може да се представи като последователност от равновесни състояния. Това означава, че параметрите се променят толкова бавно, че във всеки момент системата може да се смята за равновесна. Равновесните процеси се описват със същите параметри като равновесното състояние.
Не всички много бавни процеси са равновесни. Топлообменът между две тела може да е много бавен, но никога не е равновесен, защото различните части на телата са при различна температура и системата не е в топлинно равновесие.
Неравновесни процеси
Описването на неравновесните процеси е много по-сложно. Примери са разширението на газ във вакуум и метаболизмът в клетките на живите организми. Неравновесни са и процесите на релаксация, при които изолирана система преминава в равновесно състояние.
В действителност всички реални процеси са неравновесни, защото протичат с крайни скорости и равновесието се нарушава. В много случаи обаче реалните процеси могат с приближение да се разглеждат като равновесни.
Защо са важни равновесните процеси
При равновесен процес редица величини достигат максималните си стойности: системата върши максимална работа, а топлинните машини имат максимален коефициент на полезно действие. Затова анализът на равновесните процеси определя горната граница за параметрите на топлинните машини, което има голямо практическо значение.
- Равновесният процес е последователност от равновесни състояния.
- Много бавният процес не е непременно равновесен, например топлообменът между две тела.
- Всички реални процеси са неравновесни, но често се приближават като равновесни.
- При равновесен процес системата върши максимална работа, а топлинните машини имат максимален КПД.
Често задавани въпроси
Кога един процес е равновесен?
Когато параметрите на системата се променят толкова бавно, че във всеки момент тя може да се смята за равновесна, тоест процесът е последователност от равновесни състояния.
Кои са примери за неравновесни процеси?
Разширението на газ във вакуум, метаболизмът в клетките на живите организми и релаксацията на изолирана система към равновесие.
Защо се изучават равновесните процеси?
При тях системата върши максимална работа, а топлинните машини имат максимален КПД, затова така се определя горната граница за параметрите на топлинните машини.