Kluczowa różnica między adiabatycznym a izotermicznym polega na tym, że adiabatyczny oznacza brak wymiany ciepła między systemem a otoczeniem, podczas gdy izotermiczny oznacza brak zmian temperatury.
Na potrzeby chemii wszechświat podzielony jest na dwie części. Interesuje nas część nazywana systemem, a reszta to otoczenie. Systemem może być organizm, naczynie reakcyjne lub nawet pojedyncza komórka. Systemy wyróżniają się rodzajem interakcji, jakie mają, lub rodzajami wymian, które mają miejsce.
Systemy można podzielić na dwie grupy: systemy otwarte i systemy zamknięte. Czasami sprawy i energię można wymieniać przez granice systemu. Wymieniana energia może przybierać różne formy, takie jak energia światła, energia cieplna, energia dźwięku itp. Jeśli energia systemu zmienia się z powodu różnicy temperatur, mówimy, że nastąpił przepływ ciepła. Adiabatyczny i politropowy to dwa procesy termodynamiczne, które są związane z przenoszeniem ciepła w układach.
Co to jest adiabatyczny?
Zmiana adiabatyczna to zmiana, w której ciepło nie jest przekazywane do lub z systemu. Przenikanie ciepła można zatrzymać głównie na dwa sposoby. Jednym z nich jest użycie izolowanej termicznie granicy, aby żadne ciepło nie mogło wejść ani wyjść. Na przykład reakcja prowadzona w naczyniu Dewara jest adiabatyczna. Inny rodzaj procesu adiabatycznego ma miejsce, gdy proces przebiega bardzo szybko; w związku z tym nie ma już czasu na przenoszenie i odprowadzanie ciepła.
W termodynamice zmiany adiabatyczne są pokazane jako dQ=0. W takich przypadkach istnieje związek między ciśnieniem a temperaturą. Dlatego system ulega zmianom pod wpływem ciśnienia w warunkach adiabatycznych. Tak dzieje się w przypadku tworzenia chmur i prądów konwekcyjnych na dużą skalę. Na wyższych wysokościach panuje niższe ciśnienie atmosferyczne. Kiedy powietrze jest podgrzewane, ma tendencję do podnoszenia się. Ponieważ ciśnienie powietrza zewnętrznego jest niskie, wznosząca się paczka powietrzna będzie próbowała się rozszerzyć. Podczas rozszerzania cząsteczki powietrza działają, co wpływa na ich temperaturę. Dlatego temperatura spada wraz ze wzrostem.
Rysunek 01: Proces adiabatyczny
Zgodnie z termodynamiką energia w działce pozostaje stała, ale można ją przetworzyć w celu rozprężania lub utrzymania jej temperatury. Nie ma wymiany ciepła z otoczeniem. To samo zjawisko można zastosować również do sprężania powietrza (np.np. tłok). W takiej sytuacji, gdy paczka lotnicza jest kompresowana, temperatura wzrasta. Procesy te nazywane są ogrzewaniem i chłodzeniem adiabatycznym.
Co to jest izoterma
Zmiana izotermiczna to taka, w której system pozostaje w stałej temperaturze. Dlatego dT=0. Proces może być izotermiczny, jeśli przebiega bardzo powoli i jest odwracalny. Aby zmiana następowała bardzo powoli, jest wystarczająco dużo czasu na dostosowanie wahań temperatury. Co więcej, jeśli system może działać jak radiator, w którym może utrzymywać stałą temperaturę po pochłonięciu ciepła, jest to system izotermiczny.
Rysunek 2: Zmiana izotermiczna
Dla ideału ma w warunkach izotermicznych, ciśnienie można podać z następującego równania.
P=nRT /V
Od czasu pracy, W=PdV można wyprowadzić z następującego równania.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Dlatego w stałej temperaturze rozprężanie lub ściskanie zachodzi podczas zmiany objętości systemu. Ponieważ nie ma zmiany energii wewnętrznej w procesie izotermicznym (dU=0), całe dostarczone ciepło jest wykorzystywane do wykonania pracy. Tak dzieje się w silniku cieplnym.
Jaka jest różnica między adiabatycznym a izotermicznym?
Adiabatyczny oznacza, że nie ma wymiany ciepła między systemem a otoczeniem, dlatego temperatura wzrośnie, jeśli jest to kompresja, lub temperatura zmniejszy się podczas rozszerzania. W przeciwieństwie do środków izotermicznych, nie ma zmiany temperatury; w ten sposób temperatura w systemie jest stała. Uzyskuje się to poprzez zmianę ciepła. W adiabatycznym dQ=0, ale dT≠0. Natomiast w zmianach izotermicznych dT=0 i dQ ≠0. To jest kluczowa różnica między adiabatycznym a izotermicznym. Co więcej, zmiany adiabatyczne zachodzą szybko, podczas gdy zmiany izotermiczne zachodzą bardzo powoli.
Poniższa grafika informacyjna podsumowuje różnice między adiabatycznym a izotermicznym.
Podsumowanie – adiabatyczne a izotermiczne
Kluczowa różnica między adiabatycznym a izotermicznym polega na tym, że adiabatyczny oznacza brak wymiany ciepła między systemem a otoczeniem, podczas gdy izotermiczny oznacza brak zmian temperatury.
Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „Adiabatyczny” (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia
2. „Proces izotermiczny” Netheril96 – Praca własna (CC0) przez Commons Wikimedia
