Hva er en adiabatisk prosess?

August 21  by Eliza

I fysikk er en adiabatisk prosess et system som ikke utveksler varme med omgivelsene. Dette betyr at når systemet utfører arbeid - enten bevegelse eller mekanisk arbeid - det ideelt sett ikke gjør sine omgivelser varmere eller kaldere. For systemer som involverer gasser, krever en adiabatisk prosess vanligvis endringer i trykk for å skifte temperatur uten å påvirke omgivelsene. I jordas atmosfære, vil luftmasser gjennomgå adiabatisk ekspansjon og kjøle seg ned, eller de vil oppleve adiabatisk kompresjon, og varme opp. Ingeniører har utviklet ulike motorer med prosesser som er minst delvis adiabatisk.

En adiabatisk prosess er en termodynamisk prosess hvor et system ikke vinne eller tape varme til det omkringliggende miljø. En termodynamisk prosess kan forstås som en måling av energiendringer innenfor et system, hentet fra en begynnelse tilstand til en slutt-tilstand. I anvendelser av termodynamikk, kan et system være klart definert plass med en ensartet sett med egenskaper, om en planet, en luftmasse, en dieselmotor, eller universet. Mens systemer har mange termodynamiske egenskaper, er den viktigste her endring temperatur, målt ved varme gevinst eller varmetap.

En endring i den indre energi i et system vil oppstå når det systemet utfører arbeid, som når en maskin som drives av forbrennings beveger delene. I adiabatiske prosesser som involverer de fleste atmosfæriske gasser, slik som luft, bevirker kompresjon av gassen i systemet gassen oppvarmes, mens ekspansjon avkjøles det. Noen dampmaskiner har tatt nytte av denne prosessen for å øke trykket og dermed temperaturen, og anses adiabatiske motorer. Forskere klassifisere adiabatiske prosesser - fra maskiner til værsystemer - i henhold til hvorvidt de er reversible til sin opprinnelige temperatur.

Innenfor en adiabatisk prosess, vil en temperaturforandring forekommer bare på grunn av det arbeid som den utfører, men ikke på grunn av varmetap til omgivelsene. Stigende luft kjøler uten å miste varmen til naboluftmasser. Den kjøler fordi atmosfærisk trykk, som komprimerer og varmer opp luften nærmere jordens overflate, avtar med høyden. Når trykket på gassen er redusert, vil den utvide seg og termodynamiske lover vurdere ekspansjon for å være arbeid. Når luftmassen ekspanderer og utfører arbeidet, den ikke mister varme til andre luftmasser som kan ha svært forskjellige temperaturer, og således gjennomgår en adiabatisk prosess.

Det er nesten umulig for en perfekt adiabatisk system for å eksistere, fordi noe varme er vanligvis tapt. Det er matematiske ligninger som forskere bruker for å modellere adiabatiske prosesser som antar et perfekt system for bekvemmelighet. Disse må justeres når du planlegger faktiske motorer eller enheter. Det motsatte av en adiabatisk prosess er en isoterm prosess, hvor varmen blir overført utsiden av systemet til omgivelsene. Hvis en gass ekspanderer fritt utenfor et system med regulert trykk, gjennomgår det en isoterm prosess.