Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

TEHNIČKA TERMODINAMIKA _____________________________________________
razmatranja općenito o radu i o pojmu povrativosti (reverzibilnosti) i maksimalnog
rada.
Ima puno uvjeta u kojima mogu nastati promjene tlaka i volumena, ali za
sve slučajeve ovako dobivenog rada vrijedi općeniti izraz
W =
V∫ 2
p ⋅ dV
V
1
2.2.1. Pojam reverzibilnosti ili povrativosti
Dobiveni rad od sustava u slučaju kada sustav podliježe promjeni ovisi ne
samo o početnom i konačnom stanju, već također i o načinu kako se ta promjena
vrši. Uvijeti mogu biti tako prilagođeni da izvršeni rad može varirati od nule
(ekspanzija u vakuumu) do maksimalno realizirajućeg rada za takvu promjenu,
tj. kada je proces vođen na način kao što ćemo opisati.
Zamislimo cilindar koji sadrži vrelu vodu u ravnoteži sa svojom parom.
Cilindar ima stap bez težine i može se micati bez trenja, a uronjen je u rezervoar
koji ima istu temperaturu kao i cilindar. Ako je na stapu tlak 1 bar, temperatura
vode će biti 100 °C, a tlak pare također 1 bar. Pretpostavimo sada da se tlak na
stapu smanji za vrlo mali (infinitezimalni) iznos. Stap se odmah pomiče prema
gore i volumen se povećava. Ova promjena u volumenu izaziva odgovarajući
pad tlaka vodene pare; da se ponovo uspostavi odgovarajući tlak vodene pare na
toj temperaturi, nešto vode će ispariti. Kako se ovaj proces vodi izotermno,
toplina potrebna za isparavanje vode uzima se iz rezervoara. Opisani proces teći
će tako dugo dok je unutarnji tlak pare veći za vrlo mali iznos od tlaka na stapu,
a konačni rezultat tog procesa bit će potpuno isparavanje cjelokupne vode u
cilindru. Ako se želi prekinuti isparavanje potrebno je sasvim malo povećati tlak
na stapu, tako da se unutarnji i vanjski tlak izjednači. Tada neće voda isparavati
niti para kondenzirati tako dugo dok je temperatura sustava konstantna.
Pogledajmo sada što će se dogoditi kada tlak na stapu poraste za vrlo mali
iznos. Stap kreće odmah prema dolje i komprimira paru na tlak iznad ravnotežne
vrijednosti za tu temperaturu. Da bi se uspostavila ravnoteža nešto pare će se
kondenzirati. Toplinu nastalu nastalu od kondenzacije uzima rezervoar, tako da
izotermni proces nije narušen. Osnovno u opisanom procesu je to što je pokretačka
sila cijelo vrijeme bila vrlo malo veća od suprostavljajuće sile te se za
infinitezimalni porast suprostavljajuće sile čitav proces može obrnuti i proći
natrag kroz sve stadije koji su prije opisani. Za procese koji se odvijaju uz
ovakve uvjete govorimo da su reverzibilni – povrativi procesi. Strogo govoreći,
70