主な違い - 循環プロセスと可逆プロセス
システム内で発生するプロセスは、循環プロセスまたは可逆プロセスのいずれかとして名前を付けることができます。循環プロセスは、システムが初期状態に戻る熱力学的プロセスです。可逆プロセスとは、システムの初期状態を得るために逆にすることができるプロセスです。循環プロセスと可逆プロセスの主な違いは、すべての循環プロセスは可逆プロセスですが、すべての可逆プロセスが必ずしも循環プロセスであるとは限らないことです。
対象となる主な分野
1.循環プロセスとは
– 定義、さまざまな形式
2.可逆プロセスとは
– プロセスの定義、説明
3.循環プロセスと可逆プロセスの違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:圧縮、循環、膨張、熱、等積、等温、可逆、システム、熱力学、仕事
循環プロセスとは
熱力学における循環プロセスは、進行後に初期状態に戻る化学プロセスです。したがって、循環プロセスの PV 曲線は閉じた曲線になります。 PV 曲線のこのサイクルが時計回りの場合、プロセスは完了しています。しかし、サイクルが反時計回りの場合、システムでの作業は完了しています。
図 1:循環プロセスの PV 曲線
詳細に入る前に、「仕事」と「熱」という用語が何を意味するかを知っておくことが重要です。熱力学では、仕事は、エントロピーの変化なしに、あるシステムから別のシステムに転送されるエネルギーの量です。熱とは、より高温のシステムからより低温のシステムに伝達されるエネルギーです。
循環熱力学過程の種類
周期的な熱力学的プロセスには 4 つのタイプがあります。
一定温度での膨張
これは、等温膨張とも呼ばれます .等温という用語は、プロセス全体を通して一定の温度であることを示します。システムが膨張すると、システムは機能し、内部エネルギーを一定に保つためにシステムに熱が加えられます (等温)。
一定体積での除熱
これは、アイソコリック プロセスとも呼ばれます。 .これは一定量のプロセスです。ボリュームは一定であるため、システムによって (またはシステム上で) 作業は行われません。しかし、気温は変化しています。
一定圧力での圧縮
これは、等温圧縮とも呼ばれます .圧縮中は音量が小さくなるので、システム上で作業が行われます。内部エネルギーは一定であるため、システムから熱が放出されます。
一定体積での熱の追加
このプロセスは、アイソコリック プロセスの逆です。
可逆プロセスとは
可逆プロセスとは、システムの初期状態を得るために逆にすることができるプロセスです。ある化学反応（プロセス）が完了すると、システムの初期状態が変化します。つまり、システムがあるプロセスを経ると、システムは初期状態から最終状態に変化します。プロセスを逆にして初期状態に戻すことができる場合、そのプロセスを可逆プロセスと呼びます。
状態 A から状態 B に変更されたシステムを考えてみましょう。システムの初期状態は A で、最終状態は B です。この変化を引き起こしたプロセスであり、このプロセスは可逆的なプロセスです。ただし、このプロセスの逆により、元の状態 A が得られ、周囲の特性は同じである必要があります (熱力学的特性に変化はありません)。
図 2:可逆プロセスの PV 曲線
可逆プロセスを完全に元に戻して、システムがそのプロセスを受けたという証拠の痕跡を示さない初期状態に戻すことができます。可逆プロセスが発生するには、2 つの重要な要因があります。このプロセスは非常に短い時間で発生する必要があります。これは、プロセスに測定できない時間がかかることを意味します。第二に、システムの初期状態と最終状態は互いに平衡状態にある必要があります。それ以外の場合、プロセスは元に戻せません。
循環プロセスと可逆プロセスの違い
定義
循環 プロセス: 循環プロセスは、進行後に初期状態に戻る化学プロセスです。
リバーシブル プロセス: 可逆プロセスとは、システムの初期状態を得るために逆にすることができるプロセスです。
可逆性
循環 プロセス: 循環プロセスは可逆または不可逆です。
リバーシブル プロセス: 可逆プロセスは本質的に可逆です。
PV 曲線
循環 プロセス: 周期的なプロセスには、囲まれた PV 曲線があります。
リバーシブル プロセス: 可逆プロセスは、囲まれた PV 曲線ではありません。
結論
熱力学における循環プロセスと可逆プロセスは、プロセスの完了後に最初の熱力学的状態に戻ることができる化学プロセスです。循環プロセスと可逆プロセスの主な違いは、すべての循環プロセスが可逆プロセスであるが、すべての可逆プロセスが循環プロセスであるとは限らないことです。
参照:
1.「循環プロセス」。
2.BU物理学、こちらから入手可能。 「可逆過程（熱力学）」ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018 年 1 月 5 日、こちらから入手可能。
3. 「可逆プロセス」。熱力学、こちらから入手できます。
画像提供:
1.「循環プロセス」 英語版ウィキペディア（CC BY-SA 3.0）、コモンズ ウィキメディア経由
