Оборотні та незворотні процеси

Я хотів би задати конкретне концептуальне питання, яке мене турбує досить довго! Перш за все, я знаю різницю між оборотними та незворотними процесами. На курсах з термодинаміки вважають, що максимальна робота може бути отримана за допомогою оборотних процесів. Тепер розглянемо наступний приклад.

Повітря (припустимо, ідеальний газ) на 5 бар і 298,15 К (25 ℃) розширюється до 1 бар і 298,15 К механічно оборотними процесами : Нагрівання при постійному тиску з подальшим охолодженням при постійному обсязі.

Якщо враховувати відповідну PV-діаграму, робота обчислюється як площа під кривою, яка, очевидно, більша, ніж оборотне ізотермічне розширення.

Ось мої запитання

1) Скільки різних оборотних шляхів можна прокласти між двома різними станами при однаковій температурі (може бути нескінченна кількість незворотних шляхів)?

2) Як нагрівання ідеального газу при постійному тиску та охолодження при постійному обсязі може бути оборотним процесом (вони не є адіабатичним чи ізотермічним)?

3) Чи можна сказати, що: Між двома вказаними станами може бути багато різних оборотних шляхів, всі вони дадуть більшу роботу, ніж відповідні незворотні шляхи, але також різняться між собою, так що неможливо вказати, який оборотний шлях буде дайте найвищу роботу перед тим, як вказати сам шлях.

Заздалегідь дякую всім за щиру допомогу та відповіді.

ОНОВЛЕННЯ: З курсу термодинаміки MIT зазначає: оборотний виробляє максимальну роботу всіх можливих процесів між двома станами.

Якщо так, то між двома державами не повинно бути більше одного оборотного процесу. Тоді як шлях процесу, наведений у питанні, може бути зворотним, оскільки ми можемо виконати ті самі зміни при ізотермічному розширенні.

1) Один, якщо ви не змінюєте температуру, нескінченний, якщо ви це зробите.

2) Не може. Додавання або відведення тепла може бути оборотним лише тоді, коли температура не змінюється. Це зумовлює необхідність зміни тиску і об'єму.

3) Можна сказати, однак це було б невірно. Дійсно існує нескінченна кількість оборотних шляхів, які можна пройти між двома станами. (Можна чергувати ізотермічне розширення / стиснення та ізоентропне розширення / стиснення за будь-яким шляхом, який це дозволяє). Ці шляхи дійсно можуть створювати різні обсяги роботи. Однак немає гарантії, що ці шляхи дадуть більше роботи, ніж незворотний шлях.

Чого вам не вистачає, це те, що зворотний шлях може принести найбільшу і найменшу роботу з усіх контурів, обмежених найвищою і найнижчою температурою . Зазвичай, що людей хвилює, це робота, що виробляється (або поглинається) циклом . Це буде різниця в роботі між двома шляхами. Оскільки такі оборотні шляхи пропонують найбільшу різницю, зокрема, оборотний шлях, який йде до найвищої температури, то ізотермічно розширюється / стискається буде мати найбільшу величину роботи всіх шляхів, що залишаються нижче цієї максимальної температури , тоді як оборотний шлях, який охолоджується до найнижчої температура, а потім ізотермічно розширюється / стискається, матиме найменшу величину роботи всіх шляхів, що залишаються вище цієї мінімальної температури.