Круговые процессы (циклы). Обратимые и необратимые процессы

Круговым процессом (циклом) называется такой процесс, при котором система проходит через ряд состояний и возвращается в исходное состояние. Такой цикл можно представить замкнутой кривой в осях $P, V$, где $P$ – давление в системе, а $V$ – ее объем. Замкнутая кривая состоит из участков, где объем увеличивается (расширение), и участка, где объем уменьшается (сжатие).

При этом работа, совершаемая за цикл, определяется площадью, охватываемой замкнутой кривой. Цикл, который протекает через расширение, а потом сжатие, называется прямым, он используется в тепловых машинах – периодически действующих двигателях, совершающих работу за счет полученного извне тепла. Цикл, который протекает через сжатие, а потом расширение, называется обратным и используется в холодильных машинах – периодически действующих установках, в которых за счет работы внешних сил теплота переносится от одного тела к другому. В результате кругового процесса система возвращается в исходное состояние:

$ΔU =0$, $Q = A$

Система может как получать теплоту, так и отдавать. Если система получает $Q_1$ теплоты, а отдает $Q_2$, то термический коэффициент полезного действия для кругового процесса

$$n = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}=\frac{A}{Q_1}$$

Обратимые процессы могут происходить как в прямом, так и в обратном направлении.

В идеальном случае, если процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в исходное состояние, то в окружающей среде не происходит никаких изменений Обратимые процессы – это идеализация реальных процессов, при которых всегда происходит некоторая потеря энергии (на трение, теплопроводность и т д.)

Понятие обратимого кругового процесса ввел в физику в 1834 г французский ученый Б.Клапейрон.