Kvasistaattinen prosessi

termodynamiikassa kvasistaattinen prosessi (tunnetaan myös nimellä kvasitasapaino, latinan sanasta kvasis ’ikään’) on termodynaaminen prosessi, joka tapahtuu riittävän hitaasti, jotta systeemi pysyy sisäisessä tasapainossa. Esimerkki tästä on kvasistaattinen puristus, jossa systeemin tilavuus muuttuu tarpeeksi hitaalla nopeudella, jotta paine pysyy tasaisena ja vakiona koko systeemissä. Tällainen prosessi on tasapainotilojen sarja, ja ääretön hitaus on sen ominaispiirre.

vain kvasistaattisessa prosessissa voidaan määritellä systeemin intensiivisuureet (kuten paine, lämpötila, spesifinen tilavuus, spesifinen entropia) jokaisena hetkenä koko prosessin aikana; muussa tapauksessa, koska sisäistä tasapainoa ei ole saavutettu, järjestelmän eri osissa olisi näiden suureiden eri arvot.

mikä tahansa palautuva prosessi on kvasistaattinen. Kvasistaattiset prosessit, joihin liittyy entropian tuottaminen, eivät kuitenkaan ole palautuvia. Esimerkki kvasistaattisesta prosessista, joka ei ole palautuva, on puristus systeemiä vastaan, jossa mäntä on kitkan alainen; vaikka järjestelmä on aina termisessä tasapainossa, kitka takaa dissipatiivisen entropian syntymisen, mikä on suoraan vastoin reversiibelin määritelmää. Vaihtoehtoisesti voidaan sanoa, että kitka synnyttäisi lämpöä ja haihduttavaa entropiaa vain, jos männän liike ei olisi äärettömän hidasta. Merkittävä esimerkki prosessista, joka ei ole edes kvasistaattinen, on hidas lämmönvaihto kahden kappaleen välillä kahdessa äärellisessä eri lämpötilassa, jossa lämmönvaihtokurssia säätelee suunnilleen adiabaattinen jako kahden kappaleen välillä-tässä tapauksessa, tapahtuipa prosessi kuinka hitaasti tahansa, näistä kahdesta kappaleesta koostuvan komposiittijärjestelmän tilat ovat kaukana tasapainosta, koska tämän komposiittijärjestelmän terminen tasapaino edellyttää, että molemmat kappaleet ovat samassa lämpötilassa.

kirjallisuudessa on jonkin verran epäselvyyttä kvasistaattisten ja palautuvien prosessien erottelusta, koska näitä pidetään joskus synonyymeinä. Syynä on lause, että mikä tahansa palautuva prosessi on myös kvasistaattinen, vaikka (kuten olemme havainnollistaneet edellä) converse ei ole totta. Käytännön tilanteissa on oleellista erottaa nämä kaksi: jokainen insinööri muistaisi sisällyttää kitkan laskiessaan dissipatiivista entropian generaatiota, joten palautuvia prosesseja ei käytännössä ole. Edellä esitetty määritelmä on lähempänä intuitiivista käsitystä sanasta ” kvasi – ”(ikään kuin)” staattinen ” ja eroaa teknisesti palautuvista prosesseista.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.