Termodynamik: definition av den adiabatiska processen

I fysiken är en adiabatisk process en termodynamisk process där det inte finns något värmeöverföring in i eller ut ur ett system och erhålls vanligtvis genom att omge hela systemet med ett starkt isolerande material eller genom att utföra processen så snabbt att det inte finns tid för en betydande värmeöverföring att ta plats.

Tillämpa termodynamikens första lag till en adiabatisk process får vi:

delta-sedan delta-U är förändringen i intern energi och W är det arbete som utförs av systemet, vad vi ser följande möjliga resultat. Ett system som expanderar under adiabatiska förhållanden gör positivt arbete, så inre energi minskar, och ett system som kontraherar under adiabatiska förhållanden gör negativt arbete, så den interna energin ökar.

Kompressions- och expansionsslagen i en förbränningsmotor är båda ungefär adiabatiska processer - vad lite värmeöverföringar utanför systemet är försumbar och praktiskt taget all energiförändring går till att flytta kolv.

När gas komprimeras genom adiabatiska processer får den temperaturen på gasen att stiga genom en process som kallas adiabatisk uppvärmning; emellertid orsakar expansion genom adiabatiska processer mot en fjäder eller tryck ett temperaturfall genom en process som kallas adiabatisk kylning.

Adiabatisk uppvärmning inträffar när gas trycksätts av det arbete som utförs på den av dess omgivningar som kolvkompressionen i en dieselmotors bränslecylinder. Detta kan också uppstå naturligt som när luftmassor i jordens atmosfär trycker ner på en yta som en sluttning på en bergskedjan, vilket får temperaturer att stiga på grund av arbetet med luftmassan för att minska dess volym mot land massa.

Adiabatisk kylning, å andra sidan, sker när expansion sker på isolerade system, som tvingar dem att arbeta i deras omgivningar. I exemplet med luftflöde, när denna luftmassa trycksätts av en hiss i en vindström, tillåts dess volym att spridas ut igen, vilket minskar temperaturen.

Även om teorin om adiabatisk process håller upp när den observeras under långa tidsperioder, gör mindre tidsskalor adiabatiska omöjligt i mekaniska processer - eftersom det inte finns några perfekta isolatorer för isolerade system förloras värmen alltid när arbetet är Gjort.

Generellt antas adiabatiska processer vara de där nettoutfallet av temperaturen kvarstår påverkas inte, men det betyder inte nödvändigtvis att värme inte överförs genom hela bearbeta. Mindre tidsskalor kan avslöja värmeöverföringen över systemgränserna som slutligen balanserar under arbetets gång.

Faktorer som intresseprocessen, värmeavledningsgraden, hur mycket arbete som går ner och mängden värme som förloras genom ofullständig isolering kan påverka resultatet av värme överföring i den övergripande processen, och av detta skäl beror antagandet att en process är adiabatisk på observationen av värmeöverföringsprocessen som helhet istället för dess mindre delar.