熱力学：断熱プロセス

物理学では、断熱プロセスは、またはへの熱伝達がない熱力学プロセスです。システムの外にあり、通常、システム全体を強力な断熱材で囲むか、プロセスを非常に迅速に実行して、大きな熱伝達が発生する時間がないようにすることで得られます。

最初の適用断熱プロセスに対する熱力学の法則から、次のようになります。

デルタ-デルタ-Uは内部エネルギーの変化であり、Wはシステムによって行われる作業であるため、次のような結果が得られます。断熱条件下で膨張するシステムは正の仕事をするので内部エネルギーは減少し、断熱条件下で収縮するシステムは負の仕事をするので内部エネルギーは増加します。

内部の圧縮および膨張ストローク-燃焼エンジンはどちらもほぼ断熱プロセスです。システム外への熱伝達はごくわずかであり、実質的にすべてのエネルギー変化がピストンの移動に費やされます。

ガスの断熱および温度変動
ガスの場合断熱プロセスによって圧縮されると、断熱加熱と呼ばれるプロセスによってガスの温度が上昇します。ただし、ばねまたは圧力に対する断熱プロセスによる膨張は、断熱冷却と呼ばれるプロセスによる温度の低下を引き起こします。

断熱加熱は、ピストンの圧縮など、周囲の仕事によってガスが加圧されると発生します。これは、地球の大気中の空気の塊が山岳地帯の斜面のような表面を押し下げ、その塊に対して行われた作業のために温度が上昇する場合のように、自然に発生する可能性もあります。空気は、陸地に対して体積を減少させます。

一方、断熱冷却は、孤立したシステムで膨張が発生したときに発生し、周囲の領域での作業を強制します。気流の例では、その空気の塊が風の流れの上昇によって減圧されると、その体積が広がり、温度が下がります。

時間スケールと断熱プロセス
断熱プロセスの理論は長期間観察すると維持されますが、時間スケールが小さいと、機械的プロセスでは断熱が不可能になります。孤立したシステムには完全な断熱材がないため、作業が完了すると常に熱が失われます。

一般に、断熱プロセスは、温度の正味の結果が影響を受けないままであるプロセスであると想定されますが、それは必ずしもプロセス全体で熱が伝達されないことを意味するわけではありません。時間スケールを小さくすると、システム境界を越えた熱の微小な伝達が明らかになり、最終的には作業の過程でバランスが取れます。

対象のプロセス、熱放散率、作業量などの要因ダウンし、不完全な断熱によって失われる熱量は、プロセス全体の熱伝達の結果に影響を与える可能性があります。このため、プロセスが断熱的であるという仮定は、熱伝達プロセス全体の観察に依存します。小さい部品。

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