Termodynamikk: Adiabatisk prosess

I fysikk er en adiabatisk prosess en termodynamisk prosess der det ikke er varmeoverføring til eller ut av et system og oppnås vanligvis ved å omslutte hele systemet med et sterkt isolerende materiale eller ved å utføre prosessen så raskt at det ikke er tid for en betydelig varmeoverføring å finne sted.

Bruk av den første lov om termodynamikk til en adiabatisk prosess, får vi:

delta-Siden delta-U er endringen i intern energi og W er arbeidet som gjøres av systemet, hva vi ser følgende mulige utfall. Et system som utvides under adiabatiske forhold gjør positivt arbeid, slik at den indre energien avtar, og et system som trekker seg sammen under adiabatiske forhold, gjør negativt arbeid, slik at den indre energien øker.

Kompresjons- og ekspansjonsslag i en intern forbrenningsmotor er begge tilnærmet adiabatiske prosesser – den lille varmeoverføringen utenfor systemet er ubetydelig, og praktisk talt all energiforandring går til å flytte stempelet.

Adiabatiske og temperatursvingninger i gass
når gass komprimeres gjennom adiabatiske prosesser, det fører til at temperaturen på gassen stiger gjennom en prosess kjent som adiabatisk oppvarming; utvidelse gjennom adiabatiske prosesser mot en fjær eller trykk forårsaker imidlertid et temperaturfall gjennom en prosess som kalles adiabatisk kjøling.

Adiabatisk oppvarming skjer når gass blir satt under trykk av arbeidet som gjøres på det av omgivelsene som stempelkompresjonen i en dieselmotors drivstoffsylinder. Dette kan også forekomme naturlig som når luftmasser i jordens atmosfære trykker ned på en overflate som en skråning i et fjellkjede, noe som får temperaturene til å stige på grunn av arbeidet som er gjort på massen av luft for å redusere volumet mot landmassen.

Adiabatisk avkjøling, derimot, skjer når ekspansjon skjer på isolerte systemer, som tvinger dem til å gjøre arbeid på sine omkringliggende områder. I eksemplet med luftstrøm, når den luftmassen trykkavlastes av en heis i en vindstrøm, får volumet spre seg ut igjen, og reduserer temperaturen.

Tidsskalaer og Adiabatic-prosessen
Selv om teorien om adiabatisk prosess holder seg når den observeres over lange perioder, gjør mindre tidsskalaer adiabatisk umulig i mekaniske prosesser – siden det ikke er noen perfekte isolatorer for isolerte systemer, går alltid varme tapt når arbeidet er gjort.

Generelt antas adiabatiske prosesser å være de der nettoutfallet av temperatur forblir upåvirket, selv om det ikke nødvendigvis betyr at varme ikke overføres gjennom hele prosessen. Mindre tidsskalaer kan avsløre den varme overføringen av varme over systemgrensene, som til slutt balanserer ut i løpet av arbeidet.

Faktorer som prosessen med interesse, hastigheten på varmespredning, hvor mye arbeid er ned, og mengden varme som går tapt gjennom ufullkommen isolasjon, kan påvirke utfallet av varmeoverføring i den totale prosessen, og av denne grunn er antagelsen om at en prosess er adiabatisk avhengig av observasjon av varmeoverføringsprosessen som helhet i stedet for dens mindre deler.

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