Обратимые и необратимые процессы
Обратимые и необратимые процессы в термодинамике
Определение 1
Обратимый процесс считается в физике процессом, который возможен для проведения в обратном направлении таким образом, что система будет подвержена прохождению тех же состояний, но в обратных направлениях.
Рисунок 1. Обратимые и необратимые процессы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Определение 2
Необратимый процесс считается процессом, самопроизвольно протекающим исключительно в одном направлении.
Термодинамический процесс
Рисунок 2. Термодинамические процессы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Термодинамический процесс представляет непрерывное изменение состояний системы, которое происходит в итоге ее взаимодействий с окружающей средой. Внешним признаком процесса будет считаться в таком случае изменение хотя бы одного параметра состояния.
Реальные процессы изменения состояния проистекают при условии присутствия значительных скоростей и разностей потенциалов (давлений и температур), существующих между системой и средой.
В подобных условиях появится сложное неравномерное распределение параметров и функций состояния, исходя из объема системы, пребывающей в неравновесном состоянии.
Термодинамические процессы, предусматривающие прохождение системы через ряд неравновесных состояний, будут называться неравновесными.Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Изучение неравновесных процессов считается сложнейшей для ученых задачей, поскольку разработанные в рамках термодинамики методы приспособлены в основном для исследования равновесных состояний.
К примеру, неравновесный процесс весьма сложно рассчитывается посредством уравнений состояния газа, применимых для равновесных условий, в то время, как в отношении всего объема системы давление и температура обладают равными значениями.
Возможно было бы выполнять приближенный расчет неравновесного процесса путем подстановки в уравнение средних значений параметров состояния, но в большинстве случаев осреднение параметров по объему системы становится невозможным.
В технической термодинамике в рамках исследования реальных процессов условно принимают распределение параметров состояния равномерным образом. Это, в свою очередь, позволяет воспользоваться уравнениями состояния и иными расчетными формулами, полученными с целью равномерного распределения в системе параметров.
В некоторых конкретных случаях погрешности, обусловленные подобным упрощением, незначительны и при расчете реальных процессов их возможно не учитывать. Если в результате неравномерности процесс ощутимо отличается от идеальной равновесной модели, то в расчет внесут соответствующие поправки.
Условия равномерно распределенных параметров в системе при изменении ее состояния, по существу подразумевают взятие идеализированного процесса в качестве объекта исследования. Подобный процесс при этом состоит из бесконечно большого количества равновесных состояний.
Такой процесс возможно представить в формате протекающего настолько медленно, что в каждый конкретный момент времени в системе установится практически равновесное состояние. Степень приближения такого процесса к равновесному окажется тем большей, чем меньшей будет при этом скорость изменения системы.
В пределе мы приходим к бесконечно медленному процессу, предоставившему непрерывную смену для состояний равновесия. Подобный процесс равновесного изменения состояния будет называться квазистатическим (или как бы статическим). Такому виду процесса будет соответствовать бесконечно малая разность потенциалов между системой и окружающей средой.Определение 3
При обратном направлении квазистатического процесса система будет проходить через состояния, аналогичные тем, что происходят в прямом процессе. Такое свойство квазистатических процессов называют обратимостью, а сами процессы при этом являются обратимыми.
Обратимый процесс в термодинамике
Рисунок 3. Обратимый процесс в термодинамике. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Определение 4
Обратимый процесс (равновесный) – представляет термодинамический процесс, способный к прохождению и в прямом, и в обратном направлении (за счет прохождения через одинаковые промежуточные состояния), система при этом возвращается в исходное состояние без энергетических затрат, а в окружающей среде не остается никаких макроскопических изменений.
Обратимый процесс возможно в абсолютно любой момент времени заставить протекать в обратном направлении, за счет изменения какой-либо независимой переменной на бесконечно малую величину.
Обратимые процессы могут давать наибольшую работу. Большую работу от системы получить невозможно ни при каких условиях.
Это придает теоретическую важность обратимым процессам, реализовать которые на практике также нереально.
Такие процессы протекают бесконечно медленно, и становится возможным лишь приблизиться к ним. Важно отметить существенное отличие термодинамической обратимости процесса от химической. Химическая обратимость будет характеризовать направление процесса, а термодинамическая – способ, при котором он будет проводиться.
Понятия обратимого процесса и равновесного состояния играют очень значимую роль в термодинамике. Так, каждый количественный вывод термодинамики будет применим исключительно в отношении равновесных состояний и обратимых процессов.
Необратимые процессы термодинамики
Необратимый процесс невозможен к проведению в противоположном направлении посредством все тех же самых промежуточных состояний. Все реальные процессы считаются в физике необратимыми. В качестве примеров таких процессов выступают следующие явления:
- диффузия;
- термодиффузия;
- теплопроводность;
- вязкое течение и др.
Переход кинетической энергии (для макроскопического движения) в теплоту через трение (во внутреннюю энергию системы) будет представлять собой необратимый процесс.
Все осуществляемые в природе физические процессы подразделяются на обратимые и необратимые. Пусть изолированная система вследствие некоего процесса осуществит переход из состояния А в состояние В и затем возвратится в свое изначальное состояние.
Процесс, в таком случае, станет обратимым в условиях вероятного осуществления обратного перехода из состояния В в А через аналогичные промежуточные состояния таким путем, чтобы при этом не оставалось совершенно никаких изменений в окружающих телах.
Если осуществление подобного перехода невозможно и при условии сохранения по окончании процесса в окружающих телах или внутри самой системы каких-либо изменений, то процесс окажется необратимым.Любой процесс, сопровождающийся явлением трения, станет необратимым, поскольку, в условиях трения, часть работы всегда превратится в тепло, оно рассеется, в окружающих телах сохранится след процесса – (нагревание), что превратит процесс (с участием трения) в необратимый.
Пример 1
Идеальный механический процесс, выполняемый в консервативной системе (без сил трения), стал бы обратимым. Примером подобного процесса можно считать колебания на длинном подвесе тяжеловесного маятника.
По причине незначительной степени сопротивления среды, амплитуда маятниковых колебаний становится практически неизменной на протяжении продолжительного времени, кинетическая энергия колеблющегося маятника при этом оказывается полностью переходящей в его потенциальную энергию и обратно.
В качестве важнейшей принципиальной особенности всех тепловых явлений (где участвует громаднейшее количество молекул), будет выступать их необратимый характер. Примером процесса такого характера можно считать расширение газа (в частности, идеального) в пустоту.
Итак, в природе наблюдается существование двух видов принципиально различных процессов:
Согласно заявлению М. Планка, сделанного однажды, различия между такими процессами, как необратимые и обратимые, будут лежать значительно глубже, чем, к примеру, между электрическими и механическими разновидностями процессов. По этой причине, его с большим основанием (сравнительно с любым другим признаком) имеет смысл выбирать как первейший принцип в рамках рассмотрения физических явлений.
Обратимые и необратимые процессы
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА
«ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ»
Курсовая работа
Дисциплина: Теория организации
Студент группы Э-2737 Рудаков М.Ю.
Направление: Менеджмент
Специальность: Менеджмент
Руководитель: кандидат технических наук,
доцент, Угринович В.И.
Дата защиты:
Оценка:
Курган 1999
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных характеристик любой самоорганизующейся системы, ее эволюции, является необратимость, выражающаяся в саморазвитии систем и их определенной направленности.
Эти процессы могут быть обратимыми и необратимыми. В целом процесс будет необратим, если он является процессом перехода с одной стадии на другую.
Этому условию удовлетворяет самоорганизация – процесс развития мира, функционирующего на принципах «рынка природы».
Вся природа участвует в этом рынке, изобретает новые формы организации, новые способы действия, а механизм рынка по определенным правилам отбирает те формы организации, которые наиболее соответствуют равновесию систем.
Одно из важнейших свойств рынка – способность формировать такую петлю обратной связи, которая определяет стремление к равенству рынка. Рынок в экономическом смысле – это частный случай «рынка природы», который является естественным средством сопоставления различных форм организации общества.Он не является изобретением человека, ему присущи все динамические процессы, протекающие в самоорганизующихся системах.
Понятие обратимого и необратимого процесса
Научно целесообразным представляется установить разграничение динамических процессов на эволюционные (иначе неповторимые, или необратимые) и волнообразные (повторимые, или обратимые).
Под эволюционными, или необратимыми, процессами мы понимаем те изменения, которые при отсутствии резких посторонних пертурбационных воздействий протекают в определенном и в одном и том же направлении.
Как например, можно указать на постоянную тенденцию роста населения, увеличение общего объема производства и др.
Замечу, что, называя некоторые динамические процессы эволюционными, неповторимыми или необратимыми, а другие обратимыми, я совершенно не имею здесь в виду известного противопоставления идиографической и номографической точек зрения. Все построения находятся в плоскости общей теории и не имеют ничего общего с идиографией.
Идиографическая точка зрения исключает возможность установления закономерностей. Но когда говорится об эволюционном, или неповторимом, процессе, то не отрицается возможности установления общей закономерности этого процесса.
Процесс этот неповторяем лишь в том смысле, что он, имея определенное направление, не может иметь двух или более звеньев, стоящих на одном и том же уровне или находящихся в одном и том же состоянии. Но это не значит, что не может быть найдена формула, выражающая закон перехода его от одного звена к другому.
Примером такой формулы могла бы служить известная формула развертывающегося ряда 1, 2, 4, 8, …, 2n или какая-либо другая. Это не значит также, что процесс этот, сам по себе неповторимый в данном месте и времени, не может с номографической точки зрения повториться в другом месте или в другое время.
Под волнообразными (повторимыми, или обратимыми) процессами понимаются те процессы изменений, которые в каждый данный момент имеют свое направление и, следовательно, постоянно меняют его, при которых явление, находясь в данный момент в данном состоянии и затем меняя его, рано или поздно может вновь вернуться к исходному состоянию.
Примером таких процессов могут служить процессы изменения товарных цен, процента, на капитал, процента безработных и т. д. Действительно, указанные элементы экономической жизни могут изменяться в различных направлениях.
Если рассматривать их изменения как непрерывные, то процесс этих изменений можно изобразить в виде кривой, направление которой в различные моменты будет различно. Рассматривая такую кривую, легко видеть, что, отправляясь от точки, стоящей на определенной высоте, через некоторое время она может пройти через точку, стоящую на той же высоте.
Правда, это будет не та же точка в строгом смысле слова: вторая точка, стоящая на том же уровне, что и первая, будет, однако, отвечать другому моменту времени и, конечно, другой комбинации общих экономических условий в производстве, распределении, спросе, предложении и т. д.Для того чтобы вторая точка в полном смысле совпала с первой, необходимо было бы, чтобы все процессы изменений экономической действительности были обратимы, чтобы они все могли так же развиваться вперед, как и развертываться назад,— иначе говоря, чтобы к ним была неприложима категория времени.
Совершенно очевидно, что такой абсолютной обратимости в экономической жизни нет, что в ней есть по крайней мере некоторые заведомо необратимые процессы.
И поскольку все процессы ее взаимно связаны между собой, поскольку надо брать каждый отдельный процесс по связи с другими, и в том числе необратимыми, постольку в каждый новый момент времени том или ином отношении будет новая комбинацию условий, постольку надо признать, что все процессы экономической жизни необратимы.
Но в таком случае необходимо было бы на тех же основаниях признать, что необратимы и все процессы изменений природы. Однако предыдущие замечания позволяют отвергнуть лишь мысль об абсолютной и всеобщей обратимости. Действительно, как бы то ни было, нельзя отрицать существенного различия между теми процессами, при которых явления без вмешательства пертурбационных факторов, хотя бы и в другой момент времени и при иных общих условиях, могут оказаться на прежнем уровне, и теми процессами, при которых явления не могут оказаться на том же уровне.
Если первую серию процессов надо брать как таковую, отвлекаясь от второй серии процессов, то первая серия их может быть названа обратимыми процессами. Говоря об отвлечении от второй серии, не утверждается, что в действительности те и другие процессы протекают раздельно и независимо.
Признается лишь их принципиальное различие и подчеркивается разделение в порядке научного анализа. Чтобы подчеркнуть эту мысль, было бы правильно поэтому говорить не об абсолютно, а об относительно обратимых процессах в экономической жизни.
Итак, в относительном смысле мы можем говорить об обратимых процессах изменений элементов экономической жизни.
Идеи необратимых и обратимых процессов, так же как и идеи статики и динамики, принадлежат, в сущности говоря, естествознанию в узком смысле слова, физике и химии , идеи эти имеют в них очень большое значение.
Обратимые и необратимые процессы в экономике
Возникает вопрос: правомерно ли перенесение этих идей в экономику, и переносятся ли здесь только термины или и самые понятия? На первый вопрос при вдумчивом отношении едва ли можно дать иной ответ, кроме положительного. Перенесение той или иной идеи из одной науки в другую не может оспариваться, если оно научно плодотворно.
Раз оно плодотворно, значит, оно и правомерно, так как никакого иного критерия для решения этого вопроса нет и быть не может. Факты такого перенесения имеются, и они подтверждают высказанную мысль. И притом особенно многочисленны случаи перенесения идей из области общественной жизни и обществоведения в область естественных наук.
Вспомним об идеях и терминах: закон, сила, принцип экономии, ценность и др. Известно что эти заимствования, если не всегда, то в большинстве случаев, были научно плодотворны. Поэтому едва ли кто будет возражать против их правомерности.
И если в экономике еще со времен Милля пошли на заимствование идей статики и динамики, то непонятно, почему нельзя было бы расширить и сферу применения идей обратимых и необратимых процессов.
Чтобы правильно ответить на второй вопрос, необходимо помнить, что заимствование терминов из других наук почти всегда сопровождается большей или меньшей модификацией понятий: или их расширением, или уточнением, или радикальным изменением. В данном случае перенесены не только термины, но и понятия, расширяя их, но не лишая обычного общего смысла.
Действительно, согласно сказанному выше также нельзя говорить об абсолютно обратимых процессах в природе, как и в экономической жизни. Там и здесь речь идет лишь об относительно обратимых процессах. Далее, там и здесь обратимый процесс в чистом виде, хоть бы и в относительном смысле, фактически дан лишь в большей или в меньшей степени приближения.Там и здесь, наконец, с идеей необратимых и обратимых процессов связано представление о возможности или невозможности повторения раз бывшего состояния тел, элементов или их системы.
И все различие в том и другом случае принципиально сводится лишь к тому, что в физике и химии мы имеем дело с состоянием одного и того же субъекта в вещном смысле, чего нет в экономике.
Если мы говорим, что качание маятника — процесс обратимый, то речь идет в каждом случае об одном и том же в вещном смысле маятнике, хотя, строго говоря, это и не совсем точно. Такого тождества вещного субстрата, о состоянии которого идет речь, нет в экономике.
Если мы говорим, что изменение цен есть процесс относительно обратимый, то мы утверждаем только, что уровень цен, равный в известный момент А, через известный промежуток времени может оказаться тем же или приблизительно тем же.
Мы знаем, что во второй момент по этой цене покупаются экономически те же, но вещно иные товары, что эта цена выплачивается персонально иным лицам, и т. д. Однако это отсутствие тождества вещного субстрата, о состоянии которого идет речь, не может служить достаточным аргументом против применимости понятий обратимых и необратимых процессов в экономике.
Если здесь нет тождества вещных субстратов, то есть тождество экономических явлений цены, процента и т. д. И так же, как различие физических и химических наук не мешает распространять понятие обратимых и необратимых процессов на обе изучаемые ими категории явлений, различие объекта физико-химических и экономических наук не может служить препятствием для расширения этого понятия до применения его к явлениям социально-экономическим. Иначе говоря, понятие обратимых и необратимых процессов в экономике можно рассматривать как частный случай более общего понятия о них.
