Pagrindinis skirtumas tarp adiabatinės ir izoterminės yra tas, kad adiabatinis reiškia, kad nėra šilumos mainų tarp sistemos ir aplinkos, o izoterminis reiškia, kad temperatūra nesikeičia.
Chemijos tikslais visata yra padalinta į dvi dalis. Dalis, kuri mus domina, vadinama sistema, o likusioji – supančia. Sistema gali būti organizmas, reakcijos indas ar net viena ląstelė. Sistemos išsiskiria tuo, kaip jose sąveikauja, arba pagal vykstančių mainų tipus.
Sistemas galima suskirstyti į dvi: atvirąsias ir uždarąsias sistemas. Kartais materijos ir energija gali būti keičiamos per sistemos ribas. Keičiama energija gali būti įvairių formų, pavyzdžiui, šviesos energija, šilumos energija, garso energija ir kt. Jei sistemos energija keičiasi dėl temperatūrų skirtumo, sakome, kad įvyko šilumos srautas. Adiabatinis ir politropinis yra du termodinaminiai procesai, susiję su šilumos perdavimu sistemose.
Kas yra adiabatinis?
Adiabatinis pokytis – tai pokytis, kai šiluma neperduodama į sistemą arba iš jos. Šilumos perdavimą daugiausia galima sustabdyti dviem būdais. Vienas iš jų yra naudoti termiškai izoliuotą ribą, kad šiluma nepatektų ar išeitų. Pavyzdžiui, reakcija, atlikta Dewar kolboje, yra adiabatinė. Kitas adiabatinio proceso tipas vyksta tada, kai procesas vyksta labai greitai; taigi nelieka laiko perduoti šilumai ir iš jos.
Termodinamikoje adiabatiniai pokyčiai rodomi dQ=0. Tokiais atvejais yra ryšys tarp slėgio ir temperatūros. Todėl sistema keičiasi dėl slėgio adiabatinėmis sąlygomis. Taip nutinka formuojantis debesims ir didelio masto konvekcinėms srovėms. Didesniame aukštyje atmosferos slėgis yra mažesnis. Kai oras šildomas, jis linkęs kilti aukštyn. Kadangi lauko oro slėgis žemas, kylantis oro sklypas bandys plėstis. Plečiantis oro molekulės veikia, ir tai turės įtakos jų temperatūrai. Štai kodėl temperatūra kyla aukštyn.
01 pav.: Adiabatinis procesas
Pagal termodinamiką, energija sklype išlieka pastovi, tačiau ją galima paversti plėtimo darbams, o gal ir temperatūrai palaikyti. Nėra šilumos mainų su išore. Tas pats reiškinys gali būti taikomas ir oro suspaudimui (pvz.pvz.: stūmoklis). Esant tokiai situacijai, kai oro siuntinys suspaudžiamas, temperatūra pakyla. Šie procesai vadinami adiabatiniu šildymu ir vėsinimu.
Kas yra izoterminis
Izoterminis pokytis yra toks, kai sistemos temperatūra išlieka pastovi. Todėl dT=0. Procesas gali būti izoterminis, jei jis vyksta labai lėtai ir jei procesas yra grįžtamas. Kad pokytis vyktų labai lėtai, yra pakankamai laiko sureguliuoti temperatūros svyravimus. Be to, jei sistema gali veikti kaip aušintuvas, kur, sugerdama šilumą, ji gali išlaikyti pastovią temperatūrą, tai yra izoterminė sistema.
2 pav. Izoterminis pokytis
Jei idealas turi izotermines sąlygas, slėgis gali būti pateiktas pagal šią lygtį.
P=nRT /V
Nuo darbo W=PdV galima išvesti šią lygtį.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Todėl, esant pastoviai temperatūrai, keičiant sistemos garsumą vyksta išsiplėtimo arba suspaudimo darbas. Kadangi izoterminiame procese vidinės energijos pokyčio (dU=0) nėra, visa tiekiama šiluma panaudojama darbui atlikti. Taip nutinka šiluminiame variklyje.
Kuo skiriasi adiabatinis ir izoterminis?
Adiabatinis reiškia, kad tarp sistemos ir aplinkos nevyksta šilumos mainai, todėl temperatūra padidės, jei tai bus suspaudimas, arba temperatūra sumažės plečiantis. Priešingai, izotermiškai reiškia, kad temperatūra nesikeičia; taigi temperatūra sistemoje yra pastovi. Tai įgyjama keičiant šilumą. Adiabatiniame dQ=0, bet dT≠0. Tačiau esant izoterminiams pokyčiams dT=0 ir dQ ≠0. Taigi, tai yra pagrindinis skirtumas tarp adiabatinio ir izoterminio. Be to, adiabatiniai pokyčiai vyksta greitai, o izoterminiai pokyčiai vyksta labai lėtai.
Toliau pateiktame informaciniame paveikslėlyje apibendrinami skirtumai tarp adiabatinės ir izoterminės.
Santrauka – adiabatinis vs izoterminis
Pagrindinis skirtumas tarp adiabatinės ir izoterminės yra tas, kad adiabatinis reiškia, kad nėra šilumos mainų tarp sistemos ir aplinkos, o izoterminis reiškia, kad temperatūra nesikeičia.
Vaizdas:
1. „Adiabatinis“(CC BY-SA 3.0) per „Commons Wikimedia“
2. Netheril96 „Izoterminis procesas“– nuosavas darbas (CC0) per „Commons Wikimedia“
