תהליך תרמודינמי

מעגל קרנו (קו שחור) וקווים איזותרמיים, המייצגים את השינויים האפשריים בטמפרטורה קבועה, (אדום) ואיזנטרופיים, המייצגים שינויים אפשריים באנטרופיה קבועה (ירוק). למעלה, המעגל מתואר במרחב של הלחץ (P) כנגד הנפח (V). השטח הכלוא בתוך המעגל הוא סה"כ העבודה שנעשתה על ידי המנוע. למטה, אותו מעגל מתואר במרחב של הטמפרטורה (T) כנגד האנטרופיה (S) השטח הכלוא בתוך המעגל הוא סה"כ החום שהפך לעבודה.

בתרמודינמיקה, תהליך תרמודינמי הוא תהליך הפועל על צבר חלקיקים. לרוב, לשם פשטות, מתייחסים לתהליכים שבהם אחד מהקבועים המתארים את המערכת נותר קבוע. התהליכים התרמודינמיים הנפוצים ביותר הם:

תהליך איזותרמי – תהליך שבו הטמפרטורה במערכת נותרת קבועה.
תהליך איזוכורי –תהליך שבו נפח המערכת נותר קבוע.
תהליך איזוברי – תהליך שבו הלחץ במערכת נותר קבוע. בתהליך זה חום המועבר למערכת משנה את האנרגיה הפנימית של המערכת ומבצע עבודה שמתבטאת בשינוי הנפח של המערכת.
תהליך איזנטרופי – תהליך שבו האנטרופיה במערכת נותרת קבועה.
תהליך איזואנתלפי – תהליך שבו האנתלפיה במערכת נותרת קבועה.
תהליך אדיאבטי – בתהליך זה אין מעבר חום מהמערכת לסביבה; לתהליכים אדיאבטיים חשיבות רבה, תהליך אדיאבטי לא יהיה בהכרח תהליך איזנטרופי
תהליך פוליטרופי – תהליך שבו מתקיים : $pV^{\,n}=C$ כאשר C מספר קבוע ו-n הוא האינדקס הפוליטרופי. תהליך זה מתאר לרוב שינוי נפח של גזים (לדוגמה במקרר)

דוגמאות לתהליכים תרמודינמיים

[עריכת קוד מקור | עריכה]

צל גשם נוצר כאשר אוויר חם ולח נדחף אל רכסי הרים, הוא עולה תוך ירידה בלחץ האטמוספירי ומתקרר בתהליך אדיאבטי עד לנקודת הטל (הנקודה בה מתעבות טיפות). תהליך זה גורם לכך שמדבר יהודה שממזרח לקו פרשת המים של הרי יהודה יבש משמעותית מזה שממערבם.
צוללן קרטזי הוא תהליך איזותרמי תוך שינוי של הלחץ והנפח.
מתיחת גומייה היא תהליך איזנטרופי בו הטמפרטורה עולה.
כל מנועי הבעירה הפנימית וכן מנועים נוספים, אך לא מנועים חשמליים, מיישמים מחזורים של תהליכים תרמודימיים, במנוע קרנו מתרחשים תהליכי איזותרמיים ואדיאבטיים.

קישורים חיצוניים

[עריכת קוד מקור | עריכה]

מדיה וקבצים בנושא תהליך תרמודינמי בוויקישיתוף

תרמודינמיקה
חוקי יסוד	חוקי שימור (החומר, האנרגיה) • חוקי התרמודינמיקה: אפס, ראשון, שני (ראו גם: תנועה נצחית, השד של מקסוול), שלישי
קבועים	קבוע הגזים • קבוע בולצמן • קבוע אבוגדרו • קבוע פלאנק
משתנים	אינטנסיבים (טמפרטורה, לחץ, פוטנציאל כימי) • אקסטנסיבים (אנטרופיה, נפח, מספר חלקיקים) • משוואת מצב
יחידות מידה	טמפרטורה (צלזיוס, קלווין, יח' אחרות) • נפח (ליטר, מטר מעוקב) • לחץ (בר, אטמוספירה, פסקל) • מספר חלקיקים (מול) • אנרגיה (ג'אול, קלוריה)
אפיון	הפיכות • שינוי האנתלפיה (תהליך אקסותרמי, תהליך אנדותרמי) • שינוי באנרגיה (תהליך ספונטני, תהליך מאולץ) • תהליך (איזוברי, איזותרמי, איזוכורי, אדיאבטי, איזנטרופי, איזואנתלפי)
פוטנציאלים תרמודינמיים	אנרגיה פנימית • אנתלפיה • האנרגיה החופשית של הלמהולץ • האנרגיה החופשית של גיבס
מצבי צבירה ומעברי פאזות	מצבי צבירה (מוצק, נוזל, גז) • מעברי פאזות (התכה, התאדות, המראה, התעבות, הקפאה) • נקודת התכה • נקודת רתיחה • נקודה משולשת • נקודה קריטית • דיאגרמת פאזות • משוואת קלאוזיוס-קלפרון • חוק הפאזות של גיבס
גזים	גז אידיאלי • גז ואן דר ואלס • התאוריה הקינטית של הגזים • לחץ חלקי • חוק ראול • מודל דלטון • חוק בויל-מריוט • חוק גה-ליסאק • חוק שארל• משוואת הגז האידיאלי
חום וטמפרטורה	האפס המוחלט • יח' מידה לטמפרטורה • שיווי משקל תרמודינמי • קיבול חום • יחס קיבולי החום • חום כמוס • חוק הס • קלורימטר • אפקט ג'ול-תומסון • הסעת חום • מוליכות חום • מעבר חום • קרינה תרמית • קשר מאייר • האינדקס האדיאבטי
מעגלי עבודה	מעגלים תרמודינמיים (קרנו, סטרלינג, ברייטון, אריקסון, רנקין, סטירלינג, דיזל, לנואר, אוטו, היגרוסקופי, סקודירי, סטודרד) • נצילות
יישומים	מכונות חום • מנועים • משאבות • משאבת חום • מחליף חום • מיזוג אוויר • מקרר • קירור תרמואלקטרי • תחנות כוח
מונחים נוספים	תאוריית הקלוריק • תנועה בראונית • פונקציית מצב • תרמודינמיקה סטטיסטית • קשרי מקסוול • תרמוכימיה
דמויות בולטות	דניאל ברנולי (1700–1782) • בנג'מין תומפסון (1753–1814) • סאדי קרנו (1796–1832) • אמיל קלפרון (1799–1874) • רוברט מאייר (1814–1878) • ג'יימס ג'ול (1818–1889) • ויליאם ג'ון מקורן רנקין (1820–1872) • הרמן פון הלמהולץ (1821–1894) • רודולף קלאוזיוס (1822–1888) • ויליאם תומסון (1824–1907) • ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) • יוהנס דידריק ואן דר ואלס (1837–1923) • ג'וסיה וילארד גיבס (1839–1903) • לודוויג בולצמן (1844–1906) • מקס פלאנק (1858–1947) • פייר דוהם (1861–1916) • קונסטנטין קרתיאודורי (1873–1950) • לארס אונסגר (1903–1976)