Różnica między adiabatycznym a politropowym

The kluczowa różnica między procesami adiabatycznymi i poltropowymi jest to w procesach adiabatycznych nie dochodzi do wymiany ciepła, natomiast w procesach poltropowych następuje wymiana ciepła.

W chemii dzielimy wszechświat na dwie części. Część, którą będziemy studiować, to „system”, a reszta to „otoczenie”. System może być organizmem, naczyniem reakcyjnym lub nawet pojedynczą komórką. Możemy odróżnić systemy od siebie według rodzaju interakcji, jakie mają lub według rodzajów zachodzących wymian. Możemy podzielić systemy na dwie grupy jako systemy otwarte i zamknięte. Czasami sprawy i energia mogą przejść przez granice systemu. Wymieniana energia może przybierać różne formy, takie jak energia światła, energia cieplna, energia dźwięku itp. Jeśli energia systemu zmienia się z powodu różnicy temperatur, mówimy, że nastąpił przepływ ciepła. Adiabatyczny i poltropowy to dwa procesy termodynamiczne, które dotyczą wymiany ciepła w układach.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest Adiabatic
3. Co to jest Polytropic
4. Porównanie obok siebie - adiabatyczne vs wielordzeniowe w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest Adiabatic?

Zmiana adiabatyczna to taka, w której ciepło nie jest przekazywane do lub z systemu. To ograniczenie przenoszenia ciepła występuje głównie na dwa sposoby. Jednym z nich jest zastosowanie termicznie izolowanej granicy, aby żadne ciepło nie mogło przedostać się lub istnieć. Na przykład reakcja przeprowadzana w kolbie Dewara jest adiabatyczna. Po drugie, proces adiabatyczny zachodzi, gdy proces zachodzi bardzo szybko; dlatego nie ma już czasu na przekazywanie i odprowadzanie ciepła.

W termodynamice możemy pokazać zmiany adiabatyczne jako dQ = 0, gdzie Q jest energią cieplną. W takich przypadkach istnieje związek między ciśnieniem a temperaturą. Dlatego system zmienia się z powodu ciśnienia w warunkach adiabatycznych.

Zastanówmy się na przykład, co dzieje się w tworzeniu chmur i prądach konwekcyjnych na dużą skalę. Na wyższych wysokościach ciśnienie atmosferyczne jest niższe. Kiedy powietrze się nagrzewa, zwykle rośnie. Ponieważ ciśnienie powietrza zewnętrznego jest niskie, rosnąca paczka powietrza spróbuje się rozszerzyć. Podczas rozszerzania cząsteczki powietrza działają, a to zmienia ich temperaturę. Dlatego temperatura maleje przy wzroście.

Rysunek 01: Tworzenie się chmur jest przykładem procesu adiabatycznego

Zgodnie z termodynamiką energia w paczce powietrznej pozostaje stała, ale można ją przekształcić w różne formy energii (w celu wykonania ekspansji lub utrzymania temperatury). Jednak nie ma wymiany ciepła z zewnętrzem. To samo zjawisko możemy zastosować również do sprężania powietrza (np. Tłoka). W tej sytuacji, gdy paczka powietrzna ściska wzrost temperatury. Procesy te nazywane są adiabatycznym ogrzewaniem i chłodzeniem.

Co to jest Polytropic?

Proces wielotopowy zachodzi z przenoszeniem ciepła. Jednak przenoszenie ciepła odbywa się odwracalnie w tym procesie.

Rycina 02: Dmuchanie balonu w gorące słońce jest przykładem procesu poltropowego

Gdy gaz podlega tego rodzaju przenoszeniu ciepła, poniższe równanie jest prawdziwe w przypadku procesu poltropowego.

PVn = stała

Gdzie P jest ciśnieniem, V jest objętością, a n jest stałą. Stąd, aby utrzymać PV na stałym poziomie w procesie rozprężania / sprężania gazu poltropowego, zarówno wymiana ciepła, jak i pracy odbywa się między systemem a otoczeniem. Dlatego też polietropowy jest procesem nieadiabatycznym.

Jaka jest różnica między adiabatycznym a politropowym?

Zmiana adiabatyczna to taka, w której ciepło nie jest przenoszone do lub z układu, podczas gdy proces poltropowy zachodzi z przenoszeniem ciepła. Stąd kluczowa różnica między procesami adiabatycznymi i poltropowymi polega na tym, że w procesach adiabatycznych nie dochodzi do wymiany ciepła, podczas gdy w procesach poltropowych zachodzi wymiana ciepła. Ponadto równanie dQ = 0 jest prawdziwe dla procesu adiabatycznego, podczas gdy równanie PVn = stała jest prawdziwe dla procesu poltropowego.

Podsumowanie - Adiabatic vs Polytropic

Proces adiabatyczny i politropowy to dwa ważne procesy termodynamiczne. Kluczowa różnica między procesami adiabatycznymi i poltropowymi polega na tym, że w procesach adiabatycznych nie dochodzi do wymiany ciepła, podczas gdy w procesach poltropowych zachodzi wymiana ciepła.

Odniesienie:

1. Libretexts. „3.6: Procesy adiabatyczne dla gazu doskonałego”. Fizyka LibreTexts, Libretexts, 11 marca 2018. Dostępne tutaj  

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. ”2218028” autorstwa Webmoment (CC0) przez pixabay
2. „1118775” autor: jim (CC0) via pexels