Kluczowa różnica między procesami adiabatycznymi i izentropowymi polega na tym, że procesy adiabatyczne mogą być odwracalne lub nieodwracalne, podczas gdy proces izentropowy jest procesem odwracalnym.
W chemii dzielimy wszechświat na dwie części. Interesuje nas część systemu, a reszta to otoczenie. Systemem może być organizm, naczynie reakcyjne lub nawet pojedyncza komórka. Możemy rozróżnić systemy według rodzaju interakcji, jakie mają, lub rodzaju wymiany, która ma miejsce. Czasami wymiana materii i energii przez granice systemu. Wymieniana energia może przybierać różne formy, takie jak energia świetlna, energia cieplna, energia dźwięku itp. Jeśli energia systemu zmienia się z powodu różnicy temperatur, mówimy, że nastąpił przepływ ciepła. Jednak niektóre procesy wiążą się ze zmianami temperatury, ale bez przepływu ciepła; są one znane jako procesy adiabatyczne. Proces izentropowy to rodzaj procesu adiabatycznego.
Co to są procesy adiabatyczne?
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 zachodząca w naczyniu Dewara jest adiabatyczna. Inną metodą, w której może zachodzić proces adiabatyczny, jest proces przebiegający bardzo szybko; w związku z tym nie ma już czasu na przenoszenie i odprowadzanie ciepła.
W termodynamice pokazujemy zmiany adiabatyczne 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 się nagrzewa, 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 na wykresie
Zgodnie z termodynamiką energia w działce pozostaje stała, ale można ją przetworzyć w celu rozprężenia lub utrzymania jej temperatury. Nie ma wymiany ciepła z otoczeniem. To samo zjawisko dotyczy również sprężania powietrza (np. tłoka). W takiej sytuacji, gdy paczka lotnicza ulega ściśnięciu, temperatura wzrasta. Procesy te nazywane są ogrzewaniem i chłodzeniem adiabatycznym.
Co to są procesy izentropowe?
Spontaniczne procesy zwiększają entropię wszechświata. Kiedy tak się stanie, entropia systemu lub entropia otoczenia może wzrosnąć. Proces izentropowy ma miejsce, gdy entropia systemu pozostaje stała.
Rysunek 02: Proces izentropowy
Odwracalny proces adiabatyczny jest przykładem procesu izentropowego. Ponadto stałymi parametrami w procesie izentropowym są entropia, równowaga i energia cieplna.
Jaka jest różnica między procesami adiabatycznymi a izentropowymi?
Proces adiabatyczny to proces, w którym nie zachodzi przenoszenie ciepła, podczas gdy proces izentropowy to wyidealizowany proces termodynamiczny, który jest zarówno adiabatyczny, jak i odwracalny. Stąd kluczowa różnica między procesami adiabatycznymi i izentropowymi polega na tym, że procesy adiabatyczne mogą być odwracalne lub nieodwracalne, podczas gdy procesy izentropowe są odwracalne. Co więcej, proces adiabatyczny zachodzi bez jakiegokolwiek przenoszenia ciepła między systemem a otoczeniem, podczas gdy proces izentropowy zachodzi bez nieodwracalności i bez przenoszenia ciepła.
Podsumowanie – Procesy adiabatyczne a procesy izentropowe
Proces adiabatyczny to proces, w którym nie zachodzi wymiana ciepła. Proces izentropowy to wyidealizowany proces termodynamiczny, który jest zarówno adiabatyczny, jak i odwracalny. Stąd kluczowa różnica między procesami adiabatycznymi i izentropowymi polega na tym, że procesy adiabatyczne mogą być odwracalne lub nieodwracalne, podczas gdy procesy izentropowe są odwracalne.
