Nevratnosť

Nevratnosť alebo ireverzibilita je charakteristika zmeny, pri ktorej nenastáva návrat k začiatočnému stavu, ale sa prechádza do kvalitatívne nového stavu. Vo väčšej alebo menšej miere je vlastnosťou všetkých procesov vo svete.

Nevratnosť z pohľadu techniky

Podľa prvého Carnotovho princípu spôsobujú nevratnosti zníženie účinnosti premeny energie v strojoch. Preto je potrebné sa nimi zaoberať a pokúsiť sa ich účinok čo najviac znížiť. Ďalej sú uvedené niektoré základné prípady nevratných procesov.

Prestup tepla pri konečnom rozdiele teplôt

Ak je rozdiel teplôt konečný (väčší ako $\mathrm {d} T$), je smer prechodu tepla podľa druhého termodynamického zákona daný, teplo prestupuje z teplejšieho telesa na chladnejšie. Pri cyklicky pracujúcom stroji tento prestup tepla nemožno obrátiť, preto je zdrojom nevratnosti.

Trenie

Trecia sila pôsobí vždy proti pohybu súčastí stroja. Na jej prekonanie je potrebná nejaká práca, ktorá sa premení na teplo a ohreje súčiastky trecej dvojice. Aj keď sa cyklicky pracujúci stroj vráti do pôvodného stavu, pri jeho opačnom pohybe sa súčiastky ohrievajú ďalej a spotrebuje sa ďalšia práca, vzniká nevratnosť. Trenie patrí medzi je najznámejšie formy.

Izotermické prúdenie tekutiny

Aj pri pomalom prúdení tekutiny vzniká trenie medzi jej jednotlivými vrstvami, čo zapríčiňuje vlastnosť každej tekutiny - viskozita. Na prekonanie tohoto trenia sa spotrebuje energia, ktorá sa prejaví poklesom tlaku v smere prúdenia.

Prúdenie v dýzach

Pri vysokých rýchlostiach prúdenia v dýzach dochádza k veľkému poklesu tlaku, teploty aj hustoty prúdiacej tekutiny.

Prúdenie cez prekážky

Prúdenie cez prekážky sa nazýva aj škrtenie. Ide o prúdenie v potrubí s prudkým zmenšením prierezu. Kinetická energia prúdu sa v zúženom mieste najskôr zvýši, ale trením a vírením sa nevratne premení na teplo.

Zmiešavanie tekutín

V technických zariadeniach sa zvyčajne miešajú prúdy tekutín s nerovnakými teplotami. Počas ich zmiešavania dochádza k prestupu tepla pri konečnom teplotnom rozdiele čo je, ako bolo uvedené vyššie, nevratný proces.

Nevratnosť z pohľadu termodynamiky

Jednou z otázok, na ktoré našla odpoveď termodynamika je kvantifikácia nevratnosti jednotlivých procesov a cyklov. Odpoveď je dôležitá preto, aby bolo možné porovnať jednotlivé technické zariadenia navzájom a určiť, koľko energie sa nenávratne stratí.

• Počas nevratného cyklu vzrastá entropia. Toto sa nedeje pri vratných cykloch, preto je možné tvrdiť, že čím viac entropie sa počas cyklu vytvorí tým viac nevratnosti obsahuje.
• Straty nevratnosťou priamo vyčíslené ako energia určuje Gouyova-Stodolova rovnica.
• Zohľadnenie strát nevratnosťou zahŕňa aj posudzovanie účinnosti technických zariadení exergetickou účinnosťou.

Zdroje

• FILIT – zdroj, z ktorého pôvodne čerpal tento článok.
• ANTAL, Štefan. Termodynamika. Bratislava : Edičné stredisko STU, 1992. 317 s.