Termodynamika: proces adiabatyczny

W fizyce proces adiabatyczny to proces termodynamiczny, w którym nie zachodzi wymiana ciepła do lub poza układem i generalnie uzyskuje się je przez otoczenie całego systemu materiałem silnie izolującym lub przeprowadzając proces tak szybko, że nie ma czasu na znaczący transfer ciepła.

Nakładanie pierwszego prawo termodynamiki do procesu adiabatycznego, otrzymujemy:

delta-Ponieważ delta-U jest zmianą energii wewnętrznej, a W jest pracą wykonaną przez układ, widzimy następujące możliwe wyniki. System, który rozszerza się w warunkach adiabatycznych, działa pozytywnie, więc energia wewnętrzna spada, a układ, który kurczy się w warunkach adiabatycznych, działa ujemnie, więc energia wewnętrzna wzrasta.

Udary sprężania i rozprężania w -Silnik spalinowy jest procesem w przybliżeniu adiabatycznym – niewielka ilość ciepła przenoszona na zewnątrz układu jest pomijalna i praktycznie cała zmiana energii idzie na ruch tłoka.

Adiabatyczne i wahania temperatury w gazie
Kiedy gaz jest sprężany w procesach adiabatycznych, powoduje wzrost temperatury gazu w procesie znanym jako ogrzewanie adiabatyczne; jednak ekspansja w wyniku procesów adiabatycznych pod wpływem sprężyny lub ciśnienia powoduje spadek temperatury w procesie zwanym chłodzeniem adiabatycznym.

Adiabatyczne ogrzewanie ma miejsce, gdy gaz jest sprężany przez pracę wykonywaną na nim przez otoczenie, takie jak kompresja tłoka w cylindrze paliwowym silnika wysokoprężnego. Może się to również zdarzyć w sposób naturalny, na przykład gdy masy powietrza w atmosferze ziemskiej naciskają na powierzchnię, jak zbocze pasma górskiego, powodując wzrost temperatury z powodu pracy wykonanej na masie powietrze, aby zmniejszyć swoją objętość w stosunku do masy lądu.

Z drugiej strony chłodzenie adiabatyczne zachodzi, gdy ekspansja występuje w izolowanych systemach, co zmusza je do wykonywania pracy na otaczających je obszarach. Na przykładzie przepływu powietrza, kiedy ta masa powietrza jest rozhermetyzowana przez siłę nośną w prądzie wiatru, jego objętość może się cofnąć, obniżając temperaturę.

Skale czasowe i proces adiabatyczny
Chociaż teoria procesu adiabatycznego utrzymuje się, gdy obserwuje się go przez długi czas, mniejsze skale czasowe uniemożliwiają adiabatyczność w procesach mechanicznych – ponieważ nie ma doskonałych izolatorów dla izolowanych systemów, ciepło jest zawsze tracone podczas wykonywania pracy.

Ogólnie przyjmuje się, że procesy adiabatyczne to te, w których wynik netto temperatury pozostaje niezmieniony, chociaż niekoniecznie oznacza to, że ciepło nie jest przenoszone podczas całego procesu. Mniejsze skale czasowe mogą ujawnić minimalny transfer ciepła przez granice systemu, który ostatecznie równoważy się w trakcie pracy.

Czynniki, takie jak proces zainteresowania, szybkość rozpraszania ciepła, ilość pracy w dół, a ilość ciepła utraconego przez niedoskonałą izolację może wpływać na wynik wymiany ciepła w całym procesie iz tego powodu założenie, że proces jest adiabatyczny, opiera się na obserwacji całego procesu wymiany ciepła, a nie na jego mniejsze części.

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