Номер 3, страница 64 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 3. Температура. Газовые законы. Параграф 3.4. Равновесные (обратимые) и неравновесные (необратимые) процессы - номер 3, страница 64.

Условие.

3. Реальные процессы являются равновесными или неравновесными?

Решение.

Реальные процессы, происходящие в природе и технике, всегда являются неравновесными.

Для понимания этого утверждения необходимо различать понятия равновесного и неравновесного процессов.

Равновесный процесс — это идеализированная модель, термодинамический процесс, который представляет собой непрерывную последовательность состояний термодинамического равновесия. Такой процесс должен протекать бесконечно медленно (квазистатически), чтобы в каждый момент времени все макроскопические параметры системы (такие как давление, температура, объём) были одинаковыми во всех её точках. Равновесные процессы являются теоретически обратимыми.

Неравновесный процесс — это любой реальный процесс, протекающий с конечной скоростью. В ходе такого процесса система проходит через последовательность неравновесных состояний. Это означает, что в системе существуют градиенты параметров: например, температура или давление могут быть разными в разных её частях. Все реальные процессы являются необратимыми из-за наличия таких явлений, как трение, вязкость, теплопроводность при конечной разности температур, диффузия.

Рассмотрим, почему реальные процессы всегда неравновесны на примерах:

1. Расширение или сжатие газа. Если сжимать газ в цилиндре поршнем с конечной скоростью, то давление и температура непосредственно у поршня будут выше, чем вдали от него. Система не будет находиться в равновесии.

2. Теплообмен. Передача теплоты от одного тела к другому происходит только при наличии разности температур между ними. Система, состоящая из этих двух тел, не находится в состоянии теплового равновесия до тех пор, пока их температуры не выровняются.

3. Химические реакции. Любая химическая реакция протекает с конечной скоростью, при этом концентрации реагентов и продуктов изменяются во времени, что является признаком неравновесного процесса.

Таким образом, хотя модель равновесного процесса является чрезвычайно полезным инструментом в термодинамике для вывода фундаментальных соотношений и расчета предельных значений (например, максимальной работы), все без исключения процессы, наблюдаемые в реальном мире, являются неравновесными и необратимыми.

Ответ: Реальные процессы являются неравновесными.