Termodinamică: proces adiabatic

În fizică, un proces adiabatic este un proces termodinamic în care nu există transfer de căldură în sau dintr-un sistem și se obține în general prin înconjurarea întregului sistem cu un material puternic izolator sau prin efectuarea procesului atât de repede încât nu mai este timp pentru un transfer semnificativ de căldură.

Aplicarea primului legea termodinamicii la un proces adiabatic, obținem:

delta-Deoarece delta-U este schimbarea energiei interne și W este munca efectuată de sistem, ceea ce vedem următoarele rezultate posibile. Un sistem care se extinde în condiții adiabatice funcționează pozitiv, deci energia internă scade, iar un sistem care se contractă în condiții adiabatice funcționează negativ, astfel încât energia internă crește.

Cursele de compresie și expansiune într-un sistem intern -motorul cu combustie sunt atât procese aproximativ adiabatice – cât de puțină căldură transferă în afara sistemului este neglijabilă și practic toată schimbarea energiei se datorează deplasării pistonului.

Fluctuații adiabatice și de temperatură în gaz
Când gazul este comprimat prin procese adiabatice, determină creșterea temperaturii gazului printr-un proces cunoscut sub numele de încălzire adiabatică; totuși, expansiunea prin procese adiabatice împotriva unui arc sau a unei presiuni determină o scădere a temperaturii printr-un proces numit răcire adiabatică.

Încălzirea adiabatică are loc atunci când gazul este presurizat de lucrările efectuate asupra acestuia de împrejurimile sale, cum ar fi compresia pistonului într-un cilindru de combustibil al unui motor diesel. Acest lucru poate apărea, de asemenea, în mod natural, ca atunci când masele de aer din atmosfera Pământului apasă pe o suprafață, ca o pantă pe o zonă montană, provocând creșterea temperaturilor din cauza muncii efectuate asupra masei de aerul pentru a-și micșora volumul împotriva masei terestre.

Răcirea adiabatică, pe de altă parte, are loc atunci când are loc expansiunea pe sisteme izolate, care îi obligă să lucreze în zonele înconjurătoare. În exemplul fluxului de aer, când acea masă de aer este depresurizată de o ridicare a unui curent de vânt, volumul său este lăsat să se extindă, reducând temperatura.

Scale de timp și procesul adiabatic
Deși teoria procesului adiabatic se menține atunci când este observată pe perioade lungi de timp, scale de timp mai mici fac ca adiabaticul să fie imposibil în procesele mecanice – deoarece nu există izolatori perfecți pentru sistemele izolate, căldura se pierde întotdeauna când se lucrează.

În general, se presupune că procesele adiabatice sunt cele în care rezultatul net al temperaturii rămâne neafectat, deși asta nu înseamnă neapărat că căldura nu este transferată pe tot parcursul procesului. Scale de timp mai mici pot dezvălui transferul minut de căldură peste limitele sistemului, care în cele din urmă se echilibrează pe parcursul lucrului.

Factori precum procesul de interes, rata de disipare a căldurii, cât de multă muncă este iar cantitatea de căldură pierdută prin izolarea imperfectă poate afecta rezultatul transferului de căldură în procesul general și, din acest motiv, presupunerea că un proces este adiabatic se bazează pe observarea procesului de transfer de căldură în ansamblu, în loc de părți mai mici.

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