Termodinamika: Adiabatikus folyamat

A fizikában az adiabatikus folyamat olyan termodinamikai folyamat, amelyben nincs hőátadás a rendszerből, és általában úgy kapják, hogy a teljes rendszert erősen szigetelő anyaggal veszik körül, vagy olyan gyorsan hajtják végre a folyamatot, hogy nincs idő jelentős hőátadásra.

Az első alkalmazása A termodinamika törvénye egy adiabatikus folyamatra:

delta-Mivel a delta-U a belső energia változása, W pedig a rendszer által végzett munka, ezért a következő lehetséges eredményeket látjuk. Az adiabatikus körülmények között táguló rendszer pozitív munkát végez, így a belső energia csökken, az adiabatikus körülmények között összehúzódó rendszer pedig negatív munkát végez, így a belső energia nő.

A tömörítési és tágulási ütemek belső az égésmotor egyaránt megközelítőleg adiabatikus folyamat – az a kevés hőátadás a rendszeren kívül elhanyagolható, és gyakorlatilag az összes energiaváltozás a dugattyú mozgatásába megy.

Adiabatikus és hőmérsékleti ingadozások a gázban
ha gáz adiabatikus folyamatokkal összenyomódik, a gáz hőmérséklete megemelkedik az adiabatikus hevítésnek nevezett folyamat révén; azonban az adiabatikus folyamatok rugóval vagy nyomással szembeni terjeszkedése hőmérsékletcsökkenést okoz az úgynevezett adiabatikus hűtés révén. dízelmotor üzemanyagpalackjában. Ez természetesen előfordulhat, mint például akkor, amikor a Föld légkörében a légtömegek a hegyláncon lejtőként lenyomják a felületet, ami a hőmérséklet növekedését okozza a motor tömegén végzett munka miatt. levegő, hogy csökkentse a térfogatát a szárazföldi tömeggel szemben.

Az adiabatikus hűtés viszont akkor történik, amikor az izolált rendszerek tágulása következik be, ami arra kényszeríti őket, hogy a környező területeken végezzenek munkát. A légáramlás példájánál, amikor ezt a levegőtömeget a széláramban lévő emelés nyomás alá helyezi, térfogatát hagyjuk visszaszóródni, csökkentve a hőmérsékletet.

Időskálák és az adiabatikus folyamat
Habár az adiabatikus folyamat elmélete tartósan érvényesül, ha hosszú ideig figyeljük, a kisebb időskálák az adiabatikát lehetetlenné teszik a mechanikai folyamatokban – mivel nincsenek tökéletes szigetelők az elszigetelt rendszerekhez, a munka során mindig elvész a hő.

Általában feltételezzük, hogy az adiabatikus folyamatok azok, amelyekben a hőmérséklet nettó kimenetele nem változik, bár ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy a hő nem kerül át a folyamat során. Kisebb időskálák felfedhetik a hő percenkénti átadását a rendszer határain, ami végső soron kiegyensúlyozódik a munka folyamán.

Olyan tényezők, mint az érdeklődés folyamata, a hőelvezetés mértéke, mennyi munka és a tökéletlen szigeteléssel elvesztett hőmennyiség befolyásolhatja a hőátadás kimenetelét a teljes folyamatban, és ezért az a feltételezés, hogy egy folyamat adiabatikus, a hőátadási folyamat egészének megfigyelésére támaszkodik kisebb részek.

https://www.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-thermodynamics/v/work-done-by-isothermic-process