În termodinamică un proces izentropicIoan Vlădea, Tratat de termodinamică tehnică și transmiterea căldurii, București: Editura Didactică și Pedagogică, 1974, p. 52 sau proces izoentropicNicoleta Eșeanu, Fizică (curs, 2014), Universitatea Politehnica din București, Cap. V. Termodinamică, p. 94, accesat 2024-08-13 este un proces termodinamic idealizat care este atât adiabatic cât și reversibil. . Münster, A. (1970). Classical Thermodynamics, translated by E. S. Halberstadt, Wiley–Interscience, London, , p. 13. Borgnakke, C., Sonntag., R.E. (2009). Fundamentals of Thermodynamics, seventh edition, Wiley, , p. 310. Schimbul de lucru mecanic al sistemului este fără frecare și nu există un schimb net de căldură sau materie. Un astfel de proces idealizat este util în inginerie ca model și bază de comparație pentru procesele reale. Çengel, Y. A., Boles, M. A. (2015). Thermodynamics: An Engineering Approach, 8th edition, McGraw-Hill, New York, , p. 340. Acest proces este unul ideal deoarece procesele reversibile nu au loc în realitate. Denumirea sa arăta că entropia inițială și cea finală sunt aceleași. Chiar dacă în realitate nu este posibil să se realizeze un proces izentropic, unele proces pot fi aproximate ca atare.
Descriere Principiul al doilea al termodinamicii afirmă că: Mortimer, R. G. Physical Chemistry, 3rd ed., p. 120, Academic Press, 2008 Fermi, E. Thermodynamics, footnote on p. 48, Dover Publications,1956 (still in print)
unde este căldura intrată în sistem, este temperatura mediului înconjurător, iar este variația entropiei. Semnul egal se referă la procesele reversibile, care sunt o limită teoretică ideală care nu apare în realitate, cu temperaturi practic egale ale sistemului și ale mediului înconjurător. Edward A. Guggenheim (1985). Thermodynamics. An Advanced Treatment for Chemists and Physicists, seventh edition, North Holland, Amsterdam, , p. 12: "As a limiting case between natural and unnatural processes[,] we have reversible processes, which consist of the passage in either direction through a continuous series of equilibrium states. Reversible processes do not actually occur..." Kestin, J. (1966). A Course in Thermodynamics, Blaisdell Publishing Company, Waltham MA, p. 127: "However, by a stretch of imagination, it was accepted that a process, compression or expansion, as desired, could be performed 'infinitely slowly'[,] or as is sometimes said, quasistatically." P. 130: "It is clear that all natural processes are irreversible and that reversible processes constitute convenient idealizations only." Pentru un proces izentropic reversibil nu există transfer de energie sub formă de căldură deoarece procesul este adiabatic; Însă dacă procesul este ireversibil, entropia este produsă în cadrul sistemului. În consecință, pentru a menține în sistem entropia constantă, energia trebuie eliminată simultan din sistem sub formă de căldură.
Pentru procesele reversibile, o transformare izentropică este realizată prin izolarea termică a sistemului de mediul înconjurător. În termodinamică temperatura este variabila conjugată la entropie, astfel că procesul conjugat ar fi un proces izotermic, în care sistemul este „conectat” termic la un rezervor de căldură cu temperatură constantă.
Procese izentropice în sisteme termodinamice thumb|În diagrama T–s un proces izentropic este un segment vertical Entropia unei mase date nu se modifică în timpul unui proces care este reversibil și adiabatic. Un proces în timpul căruia entropia rămâne constantă se numește proces izentropic, scris sau . Cengel, Yunus A., and Michaeul A. Boles. Thermodynamics: An Engineering Approach. 7th Edition ed. New York: Mcgraw-Hill, 2012. Print. Câteva exemple de dispozitive in care teoretic pot avea loc procese izentropice sunt pompele, compresoarele de gaze, turbinele, ajutajele și difuzoarele.
Eficiența izentropică a dispozitivelor cu curgeri staționare în sisteme termodinamice Majoritatea dispozitivelor cu curgeri staționare funcționează în condiții adiabatice, iar procesul ideal pentru aceste dispozitive este procesul izentropic. Parametrul care descrie cât de eficient aproximează un dispozitiv un dispozitiv izentropic corespunzător este eficiența izentropică (sau adiabatică).
Eficiența izentropică a turbinelor, pentru care în limba română se folosește expresia randament interiorGavril Creța, Turbine cu abur și cu gaze, București: Editura Tehnică, 1995, , p. 195 al turbinei este:
Eficiența izentropică a compresoarelor, pentru care în limba română se folosește expresia randament adiabatic indicat<ref>Liviu Dan Negru, Compresoare: Compresoare cu piston" (curs), Timișoara: Litografia IPTVT, 1985, pp. 43–44</ref> este
Eficiența izentropică a ajutajelor este:
În relațiile de mai sus: este entalpia masică a stării de la începutul procesului, este entalpia masică a stării reale de la sfârșitul procesului, este entalpia masică a stării de la sfârșitul procesului izentropic.
Curgere izentropică În dinamica fluidelor o curgere izentropică este o curgere care este atât adiabatică cât și reversibilă. Adică nu se adaugă căldură și nu au loc transformări de energie din cauza frecării sau efectelor disipative. Pentru o curgere izentropică a unui gaz perfect, pot fi obținute mai multe relații pentru a defini presiunea, densitatea și temperatura de-a lungul unei .
De reținut că pot exista schimburi de energie în cursul unui proces izentropic, cât timp nu are loc sub formă de căldură. Un exemplu de astfel de schimb ar fi o destindere sau comprimare izentropică care implică un schimb de lucru mecanic.
Obținerea relațiilor izentropice Pentru un sistem închis, modificarea totală a energiei sistemului este suma dintre schimburile de lucrul mecanic și căldură:
Lucrul mecanic reversibil efectuat asupra sistemului la schimbarea volumului său este:
unde este presiunea, iar este volumul. Variația entalpiei () este dată de
Atunci, pentru un proces care este atât reversibil, cât și adiabatic (adică nu are loc schimb de căldură), și deci Toate procesele reversibile adiabatice sunt izentropice. Acest lucru duce la două observații importante:
În continuare, pot fi calculate multe relații pentru procesele izentropice ale unui gaz ideal. Pentru orice transformare a unui gaz ideal, este întotdeauna adevărat că și
Folosind rezultatele generale obținute mai sus pentru și , atunci respectiv respectiv
Deci, pentru un gaz ideal exponentul adiabatic poate fi scris ca
Pentru un gaz caloric perfect este constant. Prin urmare, integrând ecuația de mai sus, presupunând un gaz caloric perfect, se obține
adică
Folosind ecuația de stare a gazului ideal,
(Demonstrație: Dar expresia nR este ea însăși constantă, astfel )
,
de asemenea, pentru constant (per mol), și
Astfel, pentru procesele izentropice ale unui gaz ideal, sau .
Tabelul relațiilor izentropice pentru un gaz ideal În funcție de rapoartele parametrilor de stare la sfârșitul, respectiv începutul procesului (pe diagonala tabelului) există relațiile: {| style="text-align:center; bgcolor:white" cellpadding=5
Obținute din
unde: = presiune, = volum, = exponent adiabatic = , = temperatură absolută, = masă, = constanta gazului respectiv = , = constanta universală a gazului ideal, = masa molară a gazului respectiv, = densitate, = capacitatea termică masică la presiune constantă, = capacitatea termică masică la presiune constantă.
Note
Bibliografie Van Wylen, G. J. and Sonntag, R. E. (1965), Fundamentals of Classical Thermodynamics'', John Wiley & Sons, Inc., New York. Library of Congress Catalog Card Number: 65-19470
Vezi și Legea gazelor ideale Proces reversibil Proces adiabatic Proces izentalpic Proces politropic
izentropic Categorie:Entropie termodinamică