可逆卡诺循环,请问卡诺循环为什么可逆?一个循环过后系统对环境做了净功,系统和环境不是没有复原吗?

首先明确可逆过程的定义,可逆是系统的某个热力学过程反向时,系统与外界都将回到最终状态,可逆是对整体而言的 。
在研究可逆过程时,要将系统(热源、卡诺机)和外界看成一个整体 。卡诺循环的可逆性实际上隐藏了一个前提,卡诺热机对外界做功,外界上升的这部分能量是不能与热现象挂钩的,换而言之就只有机械功,否则当整个过程反向时,由于热力学第二定律,功能之间转化不等,则外界的影响无法消除,整个过程也就不可逆了 。
【可逆卡诺循环,请问卡诺循环为什么可逆?一个循环过后系统对环境做了净功,系统和环境不是没有复原吗?】生活中的热机所做的功都是要耗散一部分,这也是为什么我们的热机效率往往达不到卡诺机的效率(可逆机效率最高,它并没有违背热力学第二定律),事实上,热机内部有时也会有一定的耗散 。
逐步分析卡诺循环的每一个过程,只要明确这一点,不难看出每一步都是可逆的 。

可逆卡诺循环,请问卡诺循环为什么可逆?一个循环过后系统对环境做了净功,系统和环境不是没有复原吗?

文章插图
请问卡诺循环为什么可逆?一个循环过后系统对环境做了净功,系统和环境不是没有复原吗?
卡诺循环是理想化的准静态过程,准静态过程就是说变化的任何一小部分都是可以看成静态过程的 。
比如热传递,现实世界的热传递热量都是从高温物体传到低温物体,根据熵的热力学定义,总熵一定增加,但是准静态的热传递是在两个等温物体间进行的,按照熵的热力学定义,总熵不变 。
做功也是一样,现实世界的做功必然会导致物体的某一部分有加速度,但是准静态的做功不能使体系的任何一部分产生加速度,系统的任一部分都必须受力平衡,如果是气体做功的话,准静态就要求气体的压强温度均匀分布,这在现实世界是不可能达到的 。
总的来说,准静态过程是可逆的(比如等温间的热传递),总熵是不变的 。
从理论分析上来说,能够画在PVT图上的变化都是可逆的,因为压强温度分布不均的变化不可能画在PVT图上 。