فرایند های برگشت پذیر و برگشت ناپذیر ( Reversible and Irreversible processes )

فرایند های برگشت پذیر و برگشت ناپذیر
( Reversible and Irreversible processes )

یک فرایند برگشت پذیر ، فرایندی می باشد که بعد از اینکه رخ می دهد هم سیستم و هم محیط اطراف آن قادرند که به حالت اولیه خود ، که قبل از فرایند داشته اند ، بازگردند و هر فرایندی که غیر از این باشد فرایند برگشت ناپذیر می باشد.
یکی از راه های فرایند برگشت ناپذیر به صورت زیر می باشد:
(1)فرض کنیم فرایند برگشت پذیر می باشد و برگشت فرایند ممکن می باشد.
(2) برگشت فرایند بالا را با دیگر فرایند هایی که تجربه نشان داده که جز فرایندهای برگشت پذیر می باشند ، ادغام کنیم تا اینکه به شکل چرخه ای در آیند که قانون دوم را نقض می کند. (در فرایند برگشت پذیر انتروپی کل برابر صفر می باشد. ) اگر چنین چرخه ای به وجود آید پس فرض اعمال شده در مرحله 1 نا درست می باشد و فرایند اصلی برگشت ناپذیر می باشد.
هر فرایندی که در آن عوامل زیر وجود داشته باشد برگشت ناپذیر می باشد. این عوامل عبارتند از : اصطحکاک ، انتقال حرارت در بین یک تفاوت دمایی متناهی ، انبساط آزاد ، اختلاط و تغییر شکل غیر الاستیک.
فرایند برگشت پذیر باید خیلی اهسته رخ دهد تا اینکه بتوان از اصطحکاک صرف نظر کرد و انتقال حرارت در بین یک تفاوت دمایی بی اندازه کوچک رخ دهد. همچنین یک فرایند برگشت پذیر باید به گونه ای باشد که ، بعد از رخ دادن آن، سیستم و محیط اطراف آن بتوانند مسیری را که پیمودند به همان حالت اولیه بر گردند.همه ی انرژی که در فرایند اولیه منتقل می شود باید به سیستم در همان جهت برگشت داده شود بدون اینکه در شکل و مقدار آن ها تغییری حاصل شود.
در طی یک فرایند برگشت پذیر ، سیستم و محیط اطرافش در همه ی بازه های زمانی باید در حالت تعادل باشند و یا اینکه تغییرات خیلی خیلی کوچکی نسبت به حالت تعادلی داشته باشند. جهت یک فرایند برگشت پذیر را می توان به وسیله اعمال تغییرات کوچکی در حالت هایی که فرایند را کنترل می کنند ، تغییر داد.
فرایند برگشت پذیر در واقع در طبیعت رخ نمی دهد. به عنوان مثال قرقره های بدون اصطحکاک ویا نخ های بدون وزن وجود ندارند. اما مهندسان فرایندهای برگشت پذیر را مورد توجه قرار می دهند چرا که این فرایندها برای تحلیل و طراحی فرایندها و سیستم های حقیقی مفید می باشند.
یک فرایند، برگشت پذیر درونی( Internally Reversible ) می باشد اگر همه ی تاثیراتی که باعث برگشت ناپذیری فرایند می شود در خارج از مرز سیستم رخ دهد و یک فرایند برگشت پذیر خارجی ( Externally Reversible ) فرایندی می باشد که هم برگشت پذیر درونی می باشد و هم انتقال حرارت در بین یک تفاوت دمایی متناهی رخ نمی دهد.

Jones, J.B.,& Hawkins, G.A.,(1986). Engineering thermodynamics ;

an introductory textbook . John Wiley & Sons.

Translate by: Ahmad Nemati, Student of Chemical Engineering

In Babol University of Technology (BUT). 28/7/2007