Termodynamik: Definition af den adiabatiske proces

I fysik er en adiabatisk proces en termodynamisk proces hvor der ikke findes noget varmeoverførsel ind eller ud af et system og opnås generelt ved at omgi hele systemet med en stærkt isolerende materiale eller ved at udføre processen så hurtigt, at der ikke er tid til en betydelig varmeoverførsel at tage placere.

Anvendelse af første termodynamiklov til en adiabatisk proces, opnår vi:

delta-siden delta-U er ændringen i intern energi og W er det arbejde, der udføres af systemet, hvad vi ser følgende mulige resultater. Et system, der udvides under adiabatiske forhold, fungerer positivt, så indre energi falder, og et system, der kontraherer under adiabatiske forhold, fungerer negativt, så den interne energi øges.

Kompressions- og ekspansionsstrøgene i en forbrændingsmotor er begge cirka adiabatiske processer - hvad lidt varmeoverførsler uden for systemet er ubetydelige, og praktisk talt al energiforandring går til at flytte stempel.

Når gas komprimeres gennem adiabatiske processer, får den temperaturen på gassen til at stige gennem en proces, der kaldes adiabatisk opvarmning; ekspansion gennem adiabatiske processer mod en fjeder eller tryk forårsager imidlertid et fald i temperaturen gennem en proces kaldet adiabatisk afkøling.

Adiabatisk opvarmning sker, når gas tryksættes af det arbejde, der udføres på det af dets omgivelser, som stempelkomprimeringen i en dieselmotors brændstofcylinder. Dette kan også forekomme naturligt som når luftmasser i jordens atmosfære presser ned på en overflade som en skråning på en bjergkæde, der får temperaturerne til at stige på grund af det arbejde, der udføres på luftmassen for at reducere dens volumen mod landmasse.

Adiabatisk afkøling sker derimod, når der sker ekspansion på isolerede systemer, der tvinger dem til at arbejde på deres omgivelser. I eksemplet med luftstrømning, når denne luftmasse trykkes ned af en løft i en vindstrøm, tillades dens volumen at sprede sig ud igen, hvilket reducerer temperaturen.

Selvom teorien om adiabatisk proces holder op, når den overholdes over lang tid, gør mindre tidsskalaer adiabatiske umuligt i mekaniske processer - da der ikke er nogen perfekte isolatorer til isolerede systemer, går varmen altid tabt, når der er arbejde Færdig.

Generelt antages adiabatiske processer at være dem, hvor nettoresultatet af temperaturen forbliver ikke påvirket, skønt det ikke nødvendigvis betyder, at varme ikke overføres gennem hele behandle. Mindre tidsskalaer kan afsløre minutoverførslen af ​​varme over systemgrænserne, som i sidste ende afbalanceres i løbet af arbejdet.

Faktorer som processen med interesse, frekvensen af ​​varmeafledning, hvor meget arbejde der er nede, og mængden af ​​varme, der går tabt ved ufuldkommen isolering, kan påvirke resultatet af varmen overførsel i den overordnede proces, og af denne grund afhænger antagelsen om, at en proces er adiabatisk, på observation af varmeoverførselsprocessen som helhed i stedet for dens mindre dele.