Conteúdo
- Definição de processo quase estático
- Processo não quase estático
- Diferença entre processo quase estático e reversível
- Exemplo de processo quase estático
- Características do processo quase estático
- Processos quase-estáticos comuns
- Condição para um gás ideal em estado quase estático processo adiabático
- Condições para processo quase estático
- Diferença entre processo quase estático e não quase estático
- Calor transferido em um processo quase estático infinitesimal
- Importância do processo quase estático
- Exemplo de processo não quase estático
- Processo cíclico não quase estático
- Diagrama de processo quase estático
- Entropia de processo quase estático
- Equação de processo quase estática
Perguntas frequentes / breves notas
- O que é uma força quase estática?
- O processo reversível é quase estático?
- O processo adiabático é quase estático?
- Quais são os exemplos de processos quasistáticos em nossas vidas diárias?
- Por que um processo reversível é necessariamente um processo quase estático?
- Visto que a pressão é uniforme no processo quase estático, como pode haver algum trabalho feito?
Definição de processo quase estático
Pode ser definido em palavras simples, o processo ocorre muito lentamente, e todos os estados passados por esse processo estão em equilíbrio.
O significado da palavra “quase” é quase. A estática significa que as propriedades térmicas são constantes em relação ao tempo. Todos os processos reversíveis são quase. A lentidão do processo é a principal característica deste processo.
Processo não quase estático
Não é realizado para nenhuma diferença finita do sistema. A maioria dos processos que acontecem ao nosso redor (na natureza) podem ser denominados como processos não quase estáticos.
Ambos do processo pode ser bem entendido pelo diagrama como mostrado abaixo,
Ajuda a analisar. É estudado principalmente em livros e referências. Já sabemos que o estudo introdutório da termodinâmica começa com quase processos. Podemos notar prontamente o trabalho PdV neste diagrama. A curva de não quase parece do tipo semicírculo. O método quase estático é representado por uma linha reta.
Diferença entre processo quase estático e reversível
Podemos definir um processo reversível como se o sistema restaurasse seu estágio inicial ou inicial e não houvesse efeito do processo no ambiente.
Em um processo reversível, o processo segue o mesmo caminho nas funções de avanço e reverso. Não há impacto do sistema nas redondezas. Idealmente, esse tipo de processo não pode ser possível devido ao atrito.
Pode ser definido em palavras simples, o processo ocorre muito lentamente, e todos os estados passados por esse processo estão em equilíbrio.
Não há atrito presente neste processo. Portanto, podemos dizer que idealmente os processos são reversíveis.
Não há geração de entropia em ambos os processos. Podemos tornar qualquer processo reversível se continuarmos o processo por um período prolongado.
Exemplo de processo quase estático
Podemos considerar o processo de compressão estática como um exemplo do processo quase estático. Nesse processo, o volume do sistema mudará muito lentamente, mas a pressão do sistema permanecerá durante todo o processo.
O processo de compressão com cilindro e pistão é mostrado na figura abaixo,
Características do processo quase estático
É um processo termodinâmico em que o processo ocorre em um ritmo muito lento. Podemos dizer que o processo ocorre próximo à condição de repouso.
Cada ponto ou estágio neste processo é considerado em condições de equilíbrio.
Podemos dizer que o controle do quase processo é fácil. No processo não quase estático, o controle pode ser um desafio em comparação com o quase ideal. A razão por trás disso é a velocidade do processo.
É um processo termodinâmico em que o tempo gasto para o processo completo será infinito.
É altamente eficiente, pois não há perda neste processo. Não há atrito ou geração de calor devido ao atrito. No caso de um processo não quase, o atrito está presente, o que é, em última análise, menos eficiente do que o quase-perda.
Este processo é reversível por natureza.
Dispositivo que trabalha em processo quase estático produz trabalho máximo
Processos quase-estáticos comuns
Idealmente, o processo quase reversível não pode ser possível na prática. Sempre há alguma perda em qualquer sistema. Com algumas suposições, podemos considerar alguns processos como quase processos.
- O Gás Ideal é processado em um ritmo lento.
- Processo de compressão a uma taxa prolongada
- Processos reversíveis.
- Crescimento da árvore
Grande reservatório de temperatura
Condição para um gás ideal em um processo adiabático quase estático
Se considerarmos o quase processo adiabático, há alguma condição a ser satisfeita. Se o gás ideal é comprimido do estado 1 para o estado 2, então
P1 e V1 são a condição inicial do sistema,
P2 e V2 são a condição final do sistema,
A condição para o sistema é,
Podemos escrever esta condição para ambas as condições abaixo,
Condições para processo quase estático
É um processo termodinâmico em que o processo ocorre em um ritmo muito lento. Podemos dizer que o processo ocorre próximo à condição de repouso.
Cada ponto ou estágio neste processo é considerado em condições de equilíbrio.
Podemos dizer que o controle desse processo é muito fácil. No processo não quase estático, o controle pode ser um desafio em comparação ao quase. A razão por trás disso é a velocidade do processo.
É um processo termodinâmico em que o tempo gasto para o processo completo será infinito.
Este processo é altamente eficiente, pois não há perdas. Não há atrito ou geração de calor devido ao atrito. No caso de um processo não quase, o atrito está presente, o que é, em última análise, menos eficiente do que o quase-perda.
Este processo é reversível por natureza.
O dispositivo que trabalha neste processo produz trabalho máximo
Diferença entre processo quase estático e não quase estático
Pode-se definir em palavras simples que é o processo acontecendo muito lentamente, e todos os estados passados por esse processo estão em equilíbrio.
Este processo é sempre reversível por natureza.
Não há atrito ou perda presente.
Não é realizado para nenhuma diferença finita do sistema. A maioria dos processos ao nosso redor (na natureza) pode ser denominada um processo não quase estático.
O processo não quase é sempre irreversível.
Sempre há atrito e perda presentes no sistema.
Podemos escrever relação para geração de entropia,
Onde dS denota mudança de entropia no sistema
A mudança de entropia no sistema pode ser positiva, negativa ou zero.
Calor transferido em um processo quase estático infinitesimal
Transferência de calor equação para este processo ideal pode ser escrita na seguinte espuma para cálculo,
Aqui
dQ = transferência de calor
Cv = capacidade de calor de volume constante
n = não. de moles de substância
R = constante de gás ideal
Cp = capacidade de calor de pressão constante
V = volume,
dV = volume diferencial
P = pressão,
dP = pressão diferencial
Importância do processo quase estático
É proposto em 1909 como um "processo quase estático". É um processo essencial no campo da termodinâmica para análise. Ele está fornecendo trabalho de produção máxima no sistema. Embora esse processo seja ideal, esse processo nos vários estudos é vasto.
Nesse processo, o sistema permanece em equilíbrio por um tempo infinitesimal. As razões por trás de sua importância no campo da engenharia são
1. Este processo é fácil de analisar
2. Qualquer dispositivo trabalhando neste processo produz trabalho máximo. Não há perda de energia.
Exemplo de processo não quase estático
Cada processo na natureza é um processo não quase estático,
Esses processos não ocorrem em uma taxa prolongada. Você pode considerar qualquer processo como um processo não quase estático.
- Transferência rápida de calor,
- Compressão rápida,
- Expansão,
Processo cíclico não quase estático
Não é realizado para nenhuma diferença finita do sistema. A maioria dos processos ao nosso redor (na natureza) pode ser denominada um processo não quase estático.
Podemos notar prontamente a curva no diagrama abaixo. Como sabemos, o processo não quase estático não retorna com o mesmo caminho. O processo de retrocesso está sempre com uma direção diferente para ser considerado um processo cíclico.
Diagrama de processo quase estático
O diagrama para ambos os processos mostrado abaixo para o processo de expansão.
Entropia de processo quase estático
Podemos escrever relação para geração de entropia,
Onde dS denota mudança de entropia no sistema
A mudança de entropia no sistema pode ser positiva, negativa ou zero.
Equação de processo quase estática
Pode ser derivado para vários processos em termodinâmica. A equação para diferentes processos com a propriedade constante é fornecida abaixo,
Processo com pressão constante (processo isobárico)
Processo com volume constante (processo isocórico)
Processo com temperatura constante (Processo isotérmico)
Perguntas Frequentes:
O que é força quase estática?
Pode ser expressa como a força aplicada muito lentamente no sistema. Devido a essa força, o sistema se deforma muito lentamente com tempo infinito. Este tipo de força pode ser definido como uma força quase estática.
O processo reversível é quase estático?
Este processo é sempre reversível.
Não há atrito ou perda presente.
Não é um processo realizado para nenhuma diferença finita do sistema. A maioria dos processos ao nosso redor (na natureza) pode ser denominada um processo não quase estático.
O processo adiabático é quase estático?
An adiabático processo é um processo sem transferência de calor. Também é considerado como um processo isentrópico significa entropia constante do sistema.
Existem algumas condições do processo para ser quase.
Se o processo adiabático ocorrer em uma taxa muito lenta, ele pode ser considerado como um processo adiabático quase-estatístico
Quais são os exemplos de processos quase estáticos em nossas vidas diárias?
É um processo ideal na natureza; ainda assim, o processo que ocorre muito lentamente pode ser considerado quase.
Crescimento da árvore,
Por que um processo reversível é necessariamente um processo quase estático?
Este processo é sempre reversível por natureza.
Não há atrito ou perda presente. Não há perda de calor neste processo
Não é realizado para nenhuma diferença finita do sistema. A maioria dos processos ao nosso redor (na natureza) pode ser denominada um processo não quase estático.
Uma vez que a pressão é uniforme no processo quase estático, como pode haver algum trabalho realizado ?
Se a pressão for constante em qualquer sistema com este processo, o trabalho realizado pode ser dado pela seguinte equação,
Processo com pressão constante (processo isobárico)
Sou Deepak Kumar Jani, estou fazendo doutorado em Energia Mecânica-Renovável. Tenho cinco anos de docência e dois anos de experiência em pesquisa. Minha área de interesse é engenharia térmica, engenharia automobilística, medição mecânica, desenho de engenharia, mecânica de fluidos, etc. Eu registrei uma patente sobre “Hibridização de energia verde para produção de energia”. Publiquei 17 artigos de pesquisa e dois livros.
Estou feliz por fazer parte do Lambdageeks e gostaria de apresentar um pouco da minha experiência de forma simplista aos leitores.
Além dos estudos e da pesquisa, gosto de passear pela natureza, capturá-la e criar consciência sobre a natureza entre as pessoas.
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