Procesul termodinamic Adiabatic

În fizică, un proces adiabatic este un proces termodinamic în care nu există transfer de căldură în sau în afara unui sistem și este obținut în general prin înconjurarea întregului sistem cu un material puternic izolant sau prin realizarea procesului atât de repede încât nu există timp pentru ca un transfer semnificativ de căldură să aibă loc.

Aplicând prima lege a termodinamicii la un proces adiabatic, obținem:

delta-De la delta-U este schimbarea energiei interne și W este munca depusă de sistem, ceea ce vedem următoarele rezultate posibile. Un sistem care se extinde în condiții adiabatice funcționează pozitiv, deci energia internă scade, iar un sistem care se contractă în condiții adiabatice funcționează negativ, astfel încât energia internă crește.

Vitezele de compresie și expansiune ale unui motor cu combustie internă sunt ambele procedee aproximativ adiabatice - ceea ce transferul de căldură mic în afara sistemului este neglijabil și aproape toată schimbarea de energie trece în mișcarea pistonului.

Fluctuații adiabatice și de temperatură în gaz

Atunci când gazul este comprimat prin procese adiabatice, provoacă creșterea temperaturii gazului printr-un proces cunoscut sub denumirea de încălzire adiabatică; cu toate acestea, expansiunea prin procese adiabatice împotriva unui arc sau a presiunii determină o scădere a temperaturii printr-un proces numit răcire adiabatică.

Încălzirea adiabatică se întâmplă atunci când gazul este presurizat de lucrările efectuate asupra acestuia de către împrejurimile sale, cum ar fi compresia pistonului într-un cilindru al motorului diesel. Acest lucru poate apărea, de asemenea, în mod natural, ca atunci când masele de aer din atmosfera Pământului apasă în jos pe o suprafață ca o pantă de pe un lanț muntos, ceea ce face ca temperaturile să crească din cauza muncii efectuate pe masa de aer pentru a-și reduce volumul față de masa terestră..

Răcirea adiabatică, pe de altă parte, se întâmplă când expansiunea are loc pe sisteme izolate, ceea ce îi obligă să lucreze în zonele înconjurătoare. În exemplul fluxului de aer, atunci când acea masă de aer este depresurizată de un ascensor într-un curent de vânt, volumul său este lăsat să se răspândească, reducând temperatura.

Scalele de timp și procesul adiabatic

Deși teoria procesului adiabatic se menține atunci când este observată pe perioade lungi de timp, scările de timp mai mici fac ca adiabaticul să fie imposibil în procesele mecanice - întrucât nu există izolatori perfecti pentru sistemele izolate, căldura se pierde întotdeauna atunci când se lucrează..

În general, se presupune că procesele adiabatice sunt cele în care rezultatul net al temperaturii rămâne neafectat, deși asta nu înseamnă neapărat că nu se transferă căldura pe parcursul întregului proces. Scări de timp mai mici pot dezvălui transferul de căldură minut peste limitele sistemului, care în cele din urmă se echilibrează pe parcursul muncii.

Factorii, cum ar fi procesul de interes, rata de disipare a căldurii, cantitatea de muncă scăzută și cantitatea de căldură pierdută prin izolarea imperfectă pot afecta rezultatul transferului de căldură în procesul general și, din acest motiv, presupunerea că procesul este adiabatic se bazează pe observarea procesului de transfer de căldură în ansamblu, în locul părților sale mai mici.