Pagrindinis skirtumas tarp adiabatinių ir politropinių procesų yra tas, kad adiabatiniuose procesuose nevyksta šilumos perdavimas, o politropiniuose procesuose vyksta šilumos perdavimas.
Chemijoje mes padalijame visatą į dvi dalis. Dalis, kurią ketiname studijuoti, yra „sistema“, o likusi dalis yra „aplinka“. Sistema gali būti organizmas, reakcijos indas ar net viena ląstelė. Mes galime atskirti sistemas viena nuo kitos pagal jų sąveikos rūšį arba vykstančių mainų tipus. Sistemas galime suskirstyti į dvi grupes: atviras ir uždaras sistemas. Kartais reikalai ir energija gali pereiti 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 yra toks, kai šiluma neperduodama į sistemą arba iš jos. Šis šilumos perdavimo apribojimas dažniausiai pasireiškia dviem būdais. Vienas iš jų yra naudoti termiškai izoliuotą ribą, kad šiluma nepatektų arba egzistuotų. Pavyzdžiui, reakcija, kurią atliekame Dewar kolboje, yra adiabatinė. Antra, adiabatinis procesas vyksta tada, kai procesas vyksta labai greitai; taigi nelieka laiko perduoti šilumai ir iš jos.
Termodinamikoje adiabatinius pokyčius galime parodyti kaip dQ=0, kur Q yra šilumos energija. Tokiais atvejais yra ryšys tarp slėgio ir temperatūros. Todėl sistema keičiasi dėl slėgio adiabatinėmis sąlygomis.
Pavyzdžiui, pagalvokite, kas vyksta debesų formavimosi ir didelio masto konvekcinėse srovėse. Didesniame aukštyje atmosferos slėgis yra mažesnis. Kai oras įkaista, jis linkęs kilti aukštyn. Kadangi lauko oro slėgis žemas, kylantis oro sklypas bandys plėstis. Plečiantis, oro molekulės veikia, o tai pakeis jų temperatūrą. Štai kodėl kylant temperatūra sumažėja.
01 pav. Debesų susidarymas yra adiabatinio proceso pavyzdys
Pagal termodinamiką, energija oro sklype išlieka pastovi, tačiau ją galima paversti įvairiomis energijos formomis (atlikti plėtimosi darbus, o gal palaikyti jo temperatūrą). Tačiau šilumos mainų su išore nėra. Tą patį reiškinį galime pritaikyti ir oro suspaudimui (pvz.pvz., stūmoklis). Esant tokiai situacijai, kai oro siuntinys suspaudžiamas, temperatūra pakyla. Šie procesai vadinami adiabatiniu šildymu ir vėsinimu.
Kas yra politropinis?
Politropinis procesas vyksta perduodant šilumą. Tačiau šiame procese šilumos perdavimas vyksta grįžtamai.
02 pav. Baliono pūtimas karštoje saulėje yra politropinio proceso pavyzdys
Kai dujos patiria tokio tipo šilumos perdavimą, ši lygtis galioja politropiniam procesui.
PVn=pastovus
Kur P yra slėgis, V yra tūris, o n yra konstanta. Taigi, norint išlaikyti PV pastovų politropinio dujų išsiplėtimo / suspaudimo procese, tarp sistemos ir aplinkos vyksta šilumos ir darbo mainai. Todėl politropinis procesas yra neadiabatinis.
Kuo skiriasi adiabatinis ir politropinis?
Adiabatinis pokytis yra toks, kai šiluma neperduodama į sistemą arba iš jos, o politropinis procesas vyksta kartu su šilumos perdavimu. Taigi pagrindinis skirtumas tarp adiabatinių ir politropinių procesų yra tas, kad adiabatiniuose procesuose nevyksta šilumos perdavimas, tuo tarpu politropiniuose procesuose vyksta šilumos perdavimas. Be to, lygtis dQ=0 galioja adiabatiniam procesui, o lygtis PVn=konstanta tinka politropiniam procesui.
Santrauka – adiabatinis vs politropinis
Adiabatinis ir politropinis procesas yra du svarbūs termodinaminiai procesai. Pagrindinis skirtumas tarp adiabatinių ir politropinių procesų yra tas, kad adiabatiniuose procesuose nevyksta šilumos perdavimas, o politropiniuose procesuose vyksta šilumos perdavimas.
