Процесс в термодинамике
Изменение состояния системы, происходящее бесконечно медленно, благодаря чему система проходит через последовательность состояний равновесия. На каждом шаге отклонения от равновесия ничтожно малы.
Близкие слова
- равновесный
Медленное сжатие газа в цилиндре под поршнем можно считать квазистатическим процессом, если скорость движения поршня мала по сравнению со скоростью звуковых волн в газе.
В квазистатическом процессе теплообмен происходит так медленно, что температура системы и резервуара практически совпадает.
Механический режим нагружения
Приложение внешней силы или нагрузки к конструкции настолько плавно и медленно, что инерционными силами и динамическими эффектами (колебаниями, ударными нагрузками) можно пренебречь.
Близкие слова
- статический
- медленно меняющийся
Испытание материалов на прочность часто проводят в квазистатическом режиме, чтобы исключить влияние скорости деформации на результат.
Плавное наращивание веса на балку обеспечивает квазистатическое нагружение, позволяя точно измерить прогиб без вибраций.
Физическая суть идеализации
В реальности ни один процесс не является абсолютно квазистатическим, так как любое изменение конечной скорости требует времени на выравнивание параметров. Однако если характерное время процесса во много раз превышает время релаксации системы (время установления равновесия), приближение оказывается очень точным.
Ключевой признак — отсутствие градиентов внутри системы. Например, в неравновесном быстром сжатии газа давление у поршня будет выше, чем у дна цилиндра. В квазистатическом процессе это различие исчезает, и давление становится единой скалярной величиной для всего объёма.
Отличие от динамических процессов
Динамические процессы характеризуются наличием инерции, волновых явлений и неравновесных состояний. Если резко ударить по поршню с газом, возникнет ударная волна; система не будет находиться в равновесии, и классические термодинамические формулы для расчёта работы станут неприменимы.
Термин «квази» (от лат. quasi — как бы, почти) подчёркивает, что это лишь приближение к идеальной статике или равновесию. В инженерных расчётах переход от динамической задачи к квазистатической позволяет упростить уравнения движения, отбросив члены с вторыми производными по времени (ускорениями).
Устойчивые сочетания
Наиболее частотные коллокации: «квазистатический процесс» (в термодинамике), «квазистатическое нагружение» или «нагрузка» (в механике и строительстве), «квазистатический режим» (в электронике, когда изменение сигнала настолько медленно, что реактивные элементы ведут себя как в постоянном токе).
В электротехнике квазистатическим приближением называют метод расчёта цепей переменного тока низкой частоты, где можно пренебречь временем распространения электромагнитных волн по проводникам.