Ключевое различие между адиабатическими и политропными процессами заключается в том, что в адиабатических процессах теплопередача не происходит, тогда как в политропных процессах теплопередача происходит.
В химии мы делим вселенную на две части. Та часть, которую мы будем изучать, - это «система», а остальное - «окружение». Система может быть организмом, реакционным сосудом или даже отдельной клеткой. Мы можем отличать системы друг от друга по типу взаимодействия, которое они имеют, или по типу обмена. Мы можем разделить системы на две группы: открытые и закрытые. Иногда вещества и энергия могут выходить за пределы системы. Обмен энергии может принимать несколько форм, таких как световая энергия, тепловая энергия, звуковая энергия и т. д. Если энергия системы изменяется из-за разницы температур, мы говорим, что произошел поток тепла. Адиабатический и политропный - это два термодинамических процесса, связанных с теплопередачей в системах.
Что такое адиабатический?
Адиабатическое изменение – это изменение, при котором тепло не передается в систему или из нее. Это ограничение теплопередачи в основном происходит двумя способами. Один из них заключается в использовании теплоизолированной границы, чтобы тепло не могло проникать или существовать. Например, реакция, которую мы проводим в сосуде Дьюара, является адиабатической. Во-вторых, адиабатический процесс имеет место, когда процесс протекает очень быстро; таким образом, не остается времени на передачу тепла внутрь и наружу.
В термодинамике мы можем показать адиабатические изменения как dQ=0, где Q - тепловая энергия. В этих случаях существует зависимость между давлением и температурой. Следовательно, система изменяется за счет давления в адиабатических условиях.
Например, подумайте, что происходит при формировании облаков и крупномасштабных конвекционных течениях. На больших высотах атмосферное давление ниже. Когда воздух нагревается, он стремится вверх. Поскольку давление наружного воздуха низкое, поднимающаяся посылка воздуха будет пытаться расшириться. При расширении молекулы воздуха совершают работу, и это меняет их температуру. Поэтому при подъеме температура снижается.
Рисунок 01: Формирование облака является примером адиабатического процесса
Согласно термодинамике, энергия в воздушной посылке остается постоянной, но она может быть преобразована в различные формы энергии (для выполнения работы расширения или, может быть, для поддержания его температуры). Однако теплообмен с внешней средой отсутствует. Мы можем применить это же явление и к сжатию воздуха (т.г., поршень). В той ситуации, когда воздушная посылка сжимается, температура увеличивается. Эти процессы называются адиабатическим нагревом и охлаждением.
Что такое политропика?
Политропический процесс протекает с теплообменом. Однако передача тепла в этом процессе происходит обратимо.
Рисунок 02. Выдувание воздушного шара под палящим солнцем - пример политропического процесса
Когда газ подвергается такому типу теплообмена, для политропического процесса верно следующее уравнение.
PVn=константа
Где P - давление, V - объем, а n - константа. Следовательно, для поддержания постоянного PV в процессе политропного расширения/сжатия газа между системой и окружающей средой происходит обмен как теплом, так и работой. Следовательно, политропа - неадиабатический процесс.
В чем разница между адиабатическим и политропным?
Адиабатическое изменение – это такое изменение, при котором теплота не передается в систему или из нее, в то время как политропный процесс происходит с теплопередачей. Следовательно, ключевое различие между адиабатическими и политропными процессами заключается в том, что в адиабатических процессах не происходит теплопередачи, тогда как в политропных процессах происходит теплопередача. Более того, уравнение dQ=0 верно для адиабатического процесса, а уравнение PVn=constant верно для политропного процесса.
Резюме – Адиабатические и политропные
Адиабатический и политропный процессы являются двумя важными термодинамическими процессами. Ключевое различие между адиабатическими и политропными процессами заключается в том, что в адиабатических процессах теплопередача не происходит, тогда как в политропных процессах теплопередача происходит.
