Vad är en adiabatisk process?

October 26

Inom fysiken är en adiabatisk process ett system som inte utbyter värme med sin omgivning. Det innebär att när systemet utför arbete - oavsett om rörelse eller mekaniskt arbete - det ideal gör inte sin omgivning varmare eller kallare. För system som omfattar gaser, en adiabatisk process kräver vanligen ändringar i tryck att skifta temperaturen utan att påverka den omgivande miljön. I jordens atmosfär, kommer luftmassor genomgå adiabatisk expansion och svalna, eller kommer de att uppleva adiabatisk kompression och värme upp. Ingenjörer har utformat olika motorer med processer som är åtminstone delvis adiabatisk.

En adiabatisk process är en termodynamisk process i vilken ett system inte vinna eller förlora värme till dess omgivande miljö. En termodynamisk process kan förstås som en mätning av energiförändringar inom ett system, som tagits från en början tillstånd till ett slutar tillstånd. I tillämpningar av termodynamik, kan ett system vara någon klart definierad utrymme med en enhetlig uppsättning egenskaper, oavsett om en planet, en luftmassa, en dieselmotor, eller universum. Medan system har många termodynamiska egenskaper, är det viktiga en här temperaturförändring, mätt med värme vinst eller värmeförlust.

En förändring av den inre energi av ett system kommer att inträffa när det systemet utför arbete, som när en maskin som drivs av förbränningsmotor flyttar dess delar. I adiabatiska processer som involverar de flesta luftgaser, som luft, orsakar kompression av gasen i systemet gasen för att värma, medan expansionen kyler det. Vissa ångmaskiner har utnyttjat denna process för att öka trycket och därmed temperaturen, och anses adiabatiska motorer. Forskare klassificera adiabatiska processer - från maskiner för att vädersystem - beroende på om de är reversibla till sin ursprungliga temperatur.

Inom en adiabatisk process, kommer en temperaturförändring inträffar endast på grund av det arbete som den utför, men inte på grund av värmeförlust till omgivningen. Rising luft kyler utan att förlora värme till angränsande luftmassor. Det kyler eftersom atmosfärstryck, vilket komprimerar och värmer luften närmare jordytan, minskar med höjd. Som trycket på en gas minskar, kommer den att expandera, och termodynamiska lagarna anser expansionen som arbete. När luftmassan expanderar och utför arbete, betyder inte att förlora värme till andra luftmassor som kan ha mycket olika temperaturer, och sålunda undergår en adiabatisk process.

Det är nästan omöjligt för en perfekt adiabatisk systemet att existera, eftersom en del värme vanligtvis förlorad. Det finns matematiska ekvationer som forskarna använder för att modellera adiabatiska processer som antar ett perfekt system för bekvämlighet. Dessa måste justeras vid planering faktiska motorer eller enheter. Motsatsen till en adiabatisk process är en isotermisk process, där värme överförs utanför systemet till dess omgivande miljö. Om en gas expanderar fritt utanför ett system med reglerat tryck, genomgår den en isoterm process.